一种解决三相电压不平衡的方法
【专利摘要】本发明涉及一种解决三相电压不平衡的方法，其特征在于，该方法以电网谐波电流或电压为控制输入量，再进一步采集消除谐波后的电网电流电压参数，来实现SVG装置对输出电流的控制，具体步骤如下：1)电网谐波电流采集点采集到的实时谐波电流，输入SVG装置控制器，SVG控制器产生与电网中谐波电流大小相等方向相反的调制电流，经电抗器、保护开关、断路器输入电网；2)消除谐波后的电网电流采集点1得到SVG装置需要进一步微调的电流值，最终，经SVG装置计算，输出控制电流使得电网中经调整后的谐波电压为0。该方法能够有效解决三相电压不平衡的问题，且响应速度快，跟踪精度高，可大大提高电网的稳定性和可靠性。
【专利说明】—种解决三相电压不平衡的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及SVG解决三相电压不平衡的方法，特别是一种采用全控型变流器件的SVG解决三相电压不平衡的方法。
【背景技术】
[0002]由于电网中存在单相负荷(比如电气化铁路)和三相不对称负荷(比如电弧炉负荷)会给电网的运行和效率带来不良的影响，同时也会对接在该公用电网中的其他用电设备带来一些不良的影响甚至危害。三相不平衡会产生负序电流引起电网负序保护动作，影响供电安全。不平衡电流注入系统后会造成三相电压不平衡，工作在三相不平衡电压的电网上的负荷，电机类负荷会造成电机轴振动，严重时会损坏电机。
[0003]目前，针对三相电压不平衡问题解决方法是在电网中加SVC，采用斯坦迈兹理论来解决。SVC是靠改变阻抗来实现的，对于一个单相负荷相当在另外两项分别加电感、电容。对于在两项或三相间变化(即不确定哪相负荷大)的单相负荷，其容性必须按三相中的最大值计算，而对于可变电感的容量是三相所需最大电感与最大电容之和。这种靠改变阻抗来调节电压的方式，其调节能力很弱。SVC补偿负序的能力只是其总容量的20-25%。这样投资料和占地都很大。其主要缺点如下:
[0004]I)其安装容量大，占地空间大，自身损耗大，通风散热困难。
[0005]2)自身产生谐波，需配置合适的滤波器来滤波。
[0006]3) SVC的主控器件是晶闸管，其响应速度慢对于快速变化的负荷达不到理想的效果O
[0007]4) SVC输出受电网电压影响，其输出能力与电网电压平方成正比。
[0008]5)滤波器是靠改为谐波阻抗来滤波的，在系统中会产生串并联谐振，危害供电安全。
[0009]6)TCR的空芯电抗器对周围产生电磁干扰。
[0010]目前，在国内外采用全控型变流器件的静止无功发生器SVG(Static VarGenerator)技术在中高压侧实现有源滤波。但是，该种SVG消除电网谐波的方式都是采用采集含有谐波的电流电压信号，以电网谐波电流为控制量，产生与电网中谐波电流方向相反、大小相等的调制电流，达到滤除谐波的目的。该种方式对电网中谐波的滤除没有考虑到SVG设备及相关电气部件参数对电网的影响。
【发明内容】
[0011]本发明的目的是提供一种SVG解决三相电压不平衡的方法，该方法采用叠加原理，设有两个电流或电压信号采集点，一个采集点采集含有谐波的电流电压信号(SVG输入端)，另一个采集点采集消除谐波后的电流电压信号(SVG输出端)，通过SVG装置对输出电流进行控制，可以更好的消除电网谐波对电网的污染。
[0012]为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现:
[0013]一种解决三相电压不平衡的方法，该方法以电网谐波电流或电压为控制输入量，再进一步采集消除谐波后的电网电流电压参数，来实现SVG装置对输出电流的控制，具体步骤如下:
[0014]I)电网谐波电流采集点采集到的实时谐波电流，输入SVG装置控制器，SVG控制器产生与电网中谐波电流大小相等方向相反的调制电流，经电抗器、保护开关、断路器输入电网；
[0015]2)消除谐波后的电网电流采集点I得到SVG装置需要进一步微调的电流值，最终，经SVG装置计算，输出控制电流使得电网中经调整后的谐波电压为O。
[0016]所述的SVG装置控制过程如下:
[0017]I)采样；检测电网电压信号，将电网电压的变化量输入控制器；
[0018]2)滤波；将电网电压的变化量经过低通高通滤波器滤掉高、低频，再经过带通滤波器中的带通滤波器进行带通滤波，得到电网电压差值信号；
[0019]3)相位矫正；上述信号再分别过各自的移相模块矫正相位，
[0020]4)比例放大；矫正相位后的信号再经过比例放大模块进行增益比例放大；
[0021]5)运算处理；将矫正相位、比例放大的电网电压差值信号进行运算处理，得出综合控制量；
[0022]6)上述综合控制量经函数变为IGBT触发时刻；控制器以PT信号为同步信号控制IGBT触发时刻，使得SVG装置中的全控型变流器件产生与电网三相差值大小相等方向相反的电压信号与电网中不平衡电压抵消，达到三相电压平衡的目的。
[0023]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0024]该方法采用叠加原理，设有两个电流或电压信号采集点，一个采集点采集含有谐波的电流电压信号(SVG输入端)，另一个采集点采集消除谐波后的电流电压信号(SVG输出端)，通过输入两个采样值使得SVG装置对输出电流进行控制，可以更好的消除电网谐波对电网的污染，控制精度大大提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是解决三相电压不平衡的方法的主接线图。
[0026]图2是解决三相电压不平衡的方法的控制原理图。
[0027]图3是采用间接电流控制方法(电压法)时的SVG控制框图。
[0028]图4是采用直接电流控制方法(电流法)时的SVG控制框图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图详细叙述本发明的【具体实施方式】。
[0030]见图1、图2，解决三相电压不平衡的方法，该方法以电网谐波电流或电压为控制输入量，再进一步采集消除谐波后的电网电流电压参数，来实现SVG装置对输出电流的控制，SVG装置包括电网谐波电压电流采集PT、CT、消除谐波后的电网电流电压采集点1、SVG控制柜，半导体功率器件、电容C、电抗器L、保护开关K、保护电阻R，电网谐波电流电压采集PT、CT采集的谐波电流及电流电压采集点I采集的消除谐波后的电流均输入SVG控制柜，SVG控制柜输出PWM信号给半导体功率器件，半导体功率器件与电容器C并联，半导体功率器件与电抗器L、保护开关K串联，所述的保护开关K与电阻R并联。
[0031]具体步骤如下:
[0032]1)电网谐波电流采集点采集到的实时谐波电流或电压，输入SVG装置控制器，SVG控制器产生与电网中谐波电流大小相等方向相反的调制电流，经电抗器L、保护开关K、断路器输入电网；
[0033]2)消除谐波后的电网电流采集点1得到SVG装置需要进一步微调的电流值，最终，经SVG装置计算，输出控制电流使得电网中经调整后的谐波电压为0。
[0034]SVG装置控制器包括以下控制步骤:
[0035]1)采样；检测电网电压信号，将电网电压的变化量输入控制器；
[0036]2)滤波；将电网电压的变化量经过低通高通滤波器滤掉高、低频，再经过带通滤波器中的带通滤波器进行带通滤波，得到电网电压差值信号；
[0037]3)相位矫正；上述信号再分别过各自的移相模块矫正相位，
[0038]4)比例放大；矫正相位后的信号再经过比例放大模块进行增益比例放大；
[0039]5)运算处理；将矫正相位、比例放大的电网电压差值信号进行运算处理，得出综合控制量；
[0040]6)上述综合控制量经函数变为IGBT触发时刻；控制器以PT信号为同步信号控制IGBT触发时刻，使得SVG装置中的全控型变流器件产生与电网三相差值大小相等方向相反的电压信号与电网中不平衡电压抵消，达到三相电压平衡的目的。
[0041]根据用户的需要，可在35kV母线上，增设FC电感电容装置，或不加FC抵消装置。
[0042]本实施例中，全控型变流器件为IGBT，还可为IGBT、GTO、IGCT、IEGT或其它全控型开关器件。
[0043]SVG装置包括降压型和直挂式两种类型，FC部分属于可选部分。
[0044]此外，图中的一支IGBT可以是单支开关器件，也可以是多支IGBT的串联或并联。
[0045]图3是采用间接电流控制方法(电压法)时的SVG控制框图。
[0046]图4是采用直接电流控制方法(电流法)时的SVG控制框图。
【权利要求】
1.一种解决三相电压不平衡的方法，其特征在于，该方法以电网谐波电流或电压为控制输入量，再进一步采集消除谐波后的电网电流电压参数，来实现SVG装置对输出电流的控制，具体步骤如下: 1)电网谐波电流采集点采集到的实时谐波电流，输入SVG装置控制器，SVG控制器产生与电网中谐波电流大小相等方向相反的调制电流，经电抗器、保护开关、断路器输入电网； 2)消除谐波后的电网电流采集点1得到SVG装置需要进一步微调的电流值，最终，经SVG装置计算，输出控制电流使得电网中经调整后的谐波电压为0。
2.根据权利要求1所述的解决三相电压不平衡的方法，其特征在于，所述的SVG装置控制过程如下: 1)采样；检测电网电压信号，将电网电压的变化量输入控制器； 2)滤波；将电网电压的变化量经过低通高通滤波器滤掉高、低频，再经过带通滤波器中的带通滤波器进行带通滤波，得到电网电压差值信号； 3)相位矫正；上述信号再分别过各自的移相模块矫正相位， 4)比例放大；矫正相位后的信号再经过比例放大模块进行增益比例放大； 5)运算处理；将矫正相位、比例放大的电网电压差值信号进行运算处理，得出综合控制量； 6)上述综合控制量经函数变为IGBT触发时刻；控制器以PT信号为同步信号控制IGBT触发时刻，使得SVG装置中的全控型变流器件产生与电网三相差值大小相等方向相反的电压信号与电网中不平衡电压抵消，达到三相电压平衡的目的。
【文档编号】H02J3/01GK104300562SQ201410589158
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】雷兆江, 吕明君, 刘利忠, 王军 申请人:国网辽宁省电力有限公司朝阳供电公司, 朝阳电力勘测设计院有限公司, 国家电网公司