一种有源调压变压器及其控制方法与流程

本发明涉及一种有源调压变压器及其控制方法，属于有源调压变压器领域。

背景技术：

1、变压器是现代便利系统中不可或缺的电力设备。配电电力变压器为一种静止的电气设备，是用来将某一数值的交流电压变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压(电流)的设备。为适应不同的电气设备，或者保护变压器输出侧的电气设备，保证输电线路上的电压稳定，常需要对变压器的电压进行调整。

2、当前常规的有源变压器按照结构分为分级调压和无级调压两大类，分级调压通常由多个分接头和与分接头串联的反并联晶闸管组成，反并联晶闸管作为分接头的开关，工作原理为通过导通或截止各个分接头连接的反并联晶闸管来改变接入电路的变压器绕组匝数，进而增大或者减小原边电压，实现调压的目的，此结构的有源调压变压器通过反并联晶闸管仅能按照预设的分接头电压来调节电压，电压调节的范围不够精准，无法实现原边电压的精确调节。而无级调压则通过电力电子变换器来调节电压，但采用该调压方式需要使用较多的电力电子器件，装置建设成本高昂。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种有源调压变压器及其控制方法，用以解决有源变压器采用单一分级调压方式时调压范围不精准、以及采用单一无级调压方法成本过高的问题。

2、为实现上述目的，本发明的方案包括：

3、本发明的一种有源调压变压器的控制方法，包括以下步骤：

4、当三相变压器中至少一相的原边侧电压变化时，对出现电压变化的原边侧进行分级调压，并判断分级调压后的原边侧电压是否满足设定的电压精度；

5、若分级调压后的原边侧电压不满足设定的电压精度，基于分级调压的结果，利用无级调压装置对出现电压变化的原边侧进行无级调压，使无级调压后的原边侧电压满足设定的电压精度。

6、有益效果：本发明的有源调压变压器的控制方法，为混合式的调压方法。首先采用分级调压的方式进行粗调节，将调节的范围不断缩小，当通过该方式调节后的电压仍不满足允许的电压范围，则通过无级调压的方式进一步地调节电压，直至满足要求，通过该方法提高了电压调节的精度，二次调压的范围基于一次调压的结果，因此电压调节范围较小，使用的无级调压装置内部电子元件数量少，相较于仅使用无级调压装置调压，经济性显著提高。

7、进一步地，分级调压的方式为：根据各分接头预设的电压，选取对应的目标分接头并触发与目标分接头串联的分接开关装置闭合，以调整原边侧电压。

8、有益效果：通过分级调压实现粗调电压，使调节后的电压更靠近设定的电压值，以便于后续的精调节。

9、进一步地，无级调压的方式为：利用无级调压装置中的至少一个无级调压变换器子模块，基于分级调压的结果调节调制波的幅值、相位，进而得到补偿电压，根据补偿电压调节原边侧电压。

10、进一步地，分接开关装置采用反并联晶闸管、场效应晶闸管或集成门控晶闸管。

11、有益效果：分接开关装置采用反并联晶闸管、场效应晶闸管或集成门控晶闸管，采用反并联晶闸管，相当于现有的机械触点开关，通过无触点的方式提高切换安全性。

12、进一步地，无级调压变换器子模块的补偿电压的范围是分级调压所切换的分接头预设的电压值与设定的电压精度之间的范围。

13、有益效果：二次调压的电压调节范围仅是分接头与分接头之间的电压范围，电压调节范围较小，因此采用的级联的电力电子装置少，降低成本，经济性显著提高。

14、进一步地，当主变压器的原边侧电压低于电压阈值时，根据电压阈值与当前原边侧电压之间的差值确定出调节原边侧电压的目标分接头，在一个工频周期内分别检测出正、负电压半轴的过零点，在正、负半轴过零点处按照电压等级从小到大的顺序，触发电压等级最小的分接头所串联的分接开关装置闭合后，切换成目标分接头所串联的分接开关装置闭合，使原边侧的电压增加。

15、进一步地，当主变压器的原边电压高于电压阈值时，根据电压阈值与当前原边侧电压之间的差值确定出调节原边侧电压的目标分接头，在一个工频周期内分别检测正负电压半轴的过零点，在正、负半轴过零点处按照电压等级从大到小的顺序，触发电压等级最大的分接头所串联的分接开关装置闭合后，切换成目标分接头所串联的分接开关装置闭合，使原边侧的电压减小。

16、本发明的一种有源调压变压器，包括设置在原边侧的分级调压装置和无级调压装置，所述分级调压装置用于在三相变压器中至少一相的原边侧电压变化时，对出现电压变化的原边侧进行分级调压；所述无级调压装置用于在分级调压后不满足设定的电压精度时，基于分级调压的结果对出现电压变化的原边侧进行无级调压，使无级调压后的原边侧电压满足设定的电压精度。

17、有益效果：本发明的有源调压变压器，包括分级调压装置和无级调压装置，基于上述的有源调压变压器的控制方法，实现精细调压，本发明的混合式调压变压器，经过分级调压后，在进行二次调压时使用的无级调压变换器子模块数量少，降低成本，经济性显著提高。

18、进一步地，无级调压装置包括多个级联的无级调压变换器子模块，无级调压变换器子模块包括有低压侧级联h桥的整流器、高压侧级联h桥的逆变器以及dc-dc变化器，低压侧级联h桥部分采用电压电流双闭环控制方式，高压侧级联h桥部分采用单电压环控制方式。

19、有益效果：无级调压变换器子模块输入侧h桥级联部分采用电压电流双闭环控制方式，能够稳定dc-dc低压侧电容电压，输出侧h桥级联部分采用单电压环控制方式，有效的调节电压。

20、进一步地，分级调压装置包括有并联设置在原边侧的多个分接头，各分接头分别串接有分接开关装置。

技术特征：

1.一种有源调压变压器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的有源调压变压器的控制方法，其特征在于，分级调压的方式为：根据各分接头预设的电压，选取对应的目标分接头并触发与目标分接头串联的分接开关装置闭合，以调整原边侧电压。

3.根据权利要求1所述的有源调压变压器的控制方法，其特征在于，无级调压的方式为：利用无级调压装置中的至少一个无级调压变换器子模块，基于分级调压的结果调节调制波的幅值、相位，进而得到补偿电压，根据补偿电压调节原边侧电压。

4.根据权利要求2所述的有源调压变压器的控制方法，其特征在于，分接开关装置采用反并联晶闸管、场效应晶闸管或集成门控晶闸管。

5.根据权利要求3所述的有源调压变压器的控制方法，其特征在于，无级调压变换器子模块的补偿电压的范围是分级调压所切换的分接头预设的电压值与设定的电压精度之间的范围。

6.根据权利要求2所述的有源调压变压器的控制方法，其特征在于，当主变压器的原边侧电压低于电压阈值时，根据电压阈值与当前原边侧电压之间的差值确定出调节原边侧电压的目标分接头，在一个工频周期内分别检测出正、负电压半轴的过零点，在正、负半轴过零点处按照电压等级从小到大的顺序，触发电压等级最小的分接头所串联的分接开关装置闭合后，切换成目标分接头所串联的分接开关装置闭合，使原边侧的电压增加。

7.根据权利要求2所述的有源调压变压器的控制方法，其特征在于，当主变压器的原边电压高于电压阈值时，根据电压阈值与当前原边侧电压之间的差值确定出调节原边侧电压的目标分接头，在一个工频周期内分别检测正负电压半轴的过零点，在正、负半轴过零点处按照电压等级从大到小的顺序，触发电压等级最大的分接头所串联的分接开关装置闭合后，切换成目标分接头所串联的分接开关装置闭合，使原边侧的电压减小。

8.一种有源调压变压器，其特征在于，包括设置在原边侧的分级调压装置和无级调压装置，所述分级调压装置用于在三相变压器中至少一相的原边侧电压变化时，对出现电压变化的原边侧进行分级调压；所述无级调压装置用于在分级调压后不满足设定的电压精度时，基于分级调压的结果对出现电压变化的原边侧进行无级调压，使无级调压后的原边侧电压满足设定的电压精度。

9.根据权利要求8所述的有源调压变压器，其特征在于，无级调压装置包括多个级联的无级调压变换器子模块，无级调压变换器子模块包括有低压侧级联h桥的整流器、高压侧级联h桥的逆变器以及dc-dc变化器，低压侧级联h桥部分采用电压电流双闭环控制方式，高压侧级联h桥部分采用单电压环控制方式。

10.根据权利要求8所述的有源调压变压器，其特征在于，分级调压装置包括有并联设置在原边侧的多个分接头，各分接头分别串接有分接开关装置。

技术总结
本发明涉及一种有源调压变压器及其控制方法，属于有源调压变压器领域。当三相变压器中至少一相的原边侧电压变化时，进行分级调压，并判断该分级调压是否满足设定的电压精度；若不满足设定的电压精度，基于分级调压的结果，利用无级调压装置进行无级调压，使电压满足设定的电压精度，该方法不仅可以实现精准调压，且本方法的装置成本低。

技术研发人员：李少帅,李道洋,宋晓梅,杨美娟,王先为,刘欣和,赵峥,李探,季一鸣,曾文慧
受保护的技术使用者：许继集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31