一种并联电流源型IGCT融冰装置均流控制方法及系统与流程

本发明涉及输电线路融冰装置的控制，属于电力电子变换器，特别是一种并联电流源型igct融冰装置均流控制方法及系统。

背景技术：

1、输电线路覆冰问题是危害电力系统安全稳定运行的重大自然灾害之一，输电线路在低温天气下严重覆冰会导致其负重增加，机械性能和电气性能均严重下降，继而引起供电中断等事故。为了抵御冰雪危害，世界各国从防冰、除冰、融冰方面开展研究。其中，直流融冰装置电源容量小、融冰速度快、融冰效果好，广泛应用于输电线路覆冰过重的场合，成为易覆冰地区的标准配置。

2、作为一种输电线路自动除冰方法，直流融冰将交流电源通过电力电子变换器转化为直流，通过直流电流在输电线路上的热效应对其覆冰层进行加热，从而达到融冰目的。基于电流源型全控整流器的直流融冰装置是针对电网融冰场合提出一种新型解决方案，其中的开关器件采用pwm调制，谐波特性优秀，所需配置的滤波器体积更小；由于采用全控器件，该融冰装置的控制策略灵活，无冰期可以为交流系统提供无功补偿。同时由于逆阻型igct器件失效后可靠短路、可以承受双向电压、通态损耗小于其他全控器件，其器件特性恰好与电流源型全控换流器电流持续流通的需求相匹配。

3、在实际应用中，单台大功率融冰装置成本高，占地空间大，且往往受限于功率器件电流限制，无法满足在大容量高功率工况下使用，将两个融冰装置并联使用，扩大融冰系统的应用范围，降低单个装置电流负荷是经常使用的方法，但由于实际应用中无法保证两装置工况完全一致，在两套融冰装置间会有功率分配不均问题，严重时可能导致设备脱网。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述和/或现有的一种并联电流源型igct融冰装置均流控制方法中存在的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明所要解决的问题在于如何提供一种并联电流源型igct融冰装置均流控制方法。

4、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种并联电流源型igct融冰装置均流控制方法，其包括，

5、分析第一个融冰装置和第二个融冰装置电流不平衡现象；

6、改变调制因数，进而影响换流器直流端口电压；

7、通过分析装置直流侧电流差，设计pwm脉冲修正控制；

8、通过设计的pwm脉冲修正进行igct融冰装置均流控制。

9、作为本发明所述一种并联电流源型igct融冰装置均流控制方法的一种优选方案，其中：所述不平衡现象包括，硬件制造过程中的误差以及控制信号不可能完全时序一致，两个融冰换流器直流端口电压不均衡，以及桥臂电流不均衡，同时并联电流源换流器间功率分配不均衡。

10、作为本发明所述一种并联电流源型igct融冰装置均流控制方法的一种优选方案，其中：所述改变调制因数包括，通过在pwm信号中插入旁路脉冲β0，可使得某桥臂上下开关管出现直通，降低调制因数，同样，改变脉冲信号相对电网电压的延时角α同样可以改变调制因数，进而影响换流器直流端口电压。

11、作为本发明所述一种并联电流源型igct融冰装置均流控制方法的一种优选方案，其中：所述消除第一个融冰装置和第二个融冰装置两端电压不均衡包括，量化分析可得，母线端口平均电压：

12、

13、其中g1，g3，g5分别为开关管的驱动pwm脉冲信号，usa，usb，usc为电网的三相电压，初始状态，三个脉冲信号间相位角差值为120°，三相电压间相位差也为120°，上式可化简为：

14、

15、其中up_ave为母线端口平均电压，um为峰值电压，θ为pwm信号五个初始自由角度，α为脉冲信号相对电网电压的延时角，β0为旁路脉冲。

16、作为本发明所述一种并联电流源型igct融冰装置均流控制方法的一种优选方案，其中：设计所述pwm脉冲修正控制包括，将母线正极连接的两桥臂间电流分别与电流参考值比较，将差值经过pi控制器，再通过限幅保证合适的取值范围，作为脉冲延迟角，分别修正第一个融冰装置与第二个融冰装置的pwm脉冲信号，将母线负极连接的两桥臂间电流做差，经pi控制器积分，再通过限幅保证取值范围合适作为pwm信号的旁路脉冲输入当前电压较高的端口。

17、鉴于上述和/或现有的一种并联电流源型igct融冰装置均流控制系统中存在的问题，提出了本发明。

18、因此，本发明所要解决的问题在于如何提供一种并联电流源型igct融冰装置均流控制系统。

19、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种并联电流源型igct融冰装置均流控制系统，其包括，

20、滤波电路、融冰装置以及控制系统；

21、所述融冰装置包括第一个融冰装置和第二个融冰装置，用于输电线路除冰，所述融冰装置采用电流源型换流器，所述电流源型换流器的直流侧通过电感与待融冰线路连接，可工作在有功直流电流控制以及无功功率控制模式，所述电流源型换流器的交流侧通过滤波器并入电网；

22、所述控制系统采用包括锁相环，有功功率控制与无功功率控制，svpwm调制波生成，pwm脉冲修正控制，主要包括主控制系统和子控制系统两部分。

23、作为本发明所述一种并联电流源型igct融冰装置均流控制系统的一种优选方案，其中：所述主控制系统包括有功功率控制环根据融冰换流器直流侧功率反馈值计算d轴调制比；无功功率控制环根据融冰换流器交流侧瞬时无功反馈值计算q轴调制比；d、q轴调制比经过电流型空间矢量pwm算法，得到初始融冰换流器的igct阀串控制脉冲。

24、作为本发明所述一种并联电流源型igct融冰装置均流控制系统的一种优选方案，其中：所述子控制系统调节换流器pwm脉冲相对电网电压延时的角度来控制母线电流及实现正极桥臂均流；然后通过在主控生成的pwm脉冲波形中插入窄旁路脉冲的形式实现负极桥臂电流均衡。

25、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述方法的步骤。

26、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。

27、本发明有益效果为能够在保证两台并联融冰装置扩大功率输出时，有效实现均流；而且拥有脉冲宽度，延时角度两个控制维度，可实现较大范围控制运行。

技术特征：

1.一种并联电流源型igct融冰装置均流控制方法，其特征在于包括：

2.如权利要求1所述的一种并联电流源型igct融冰装置均流控制方法，其特征在于：所述不平衡现象包括，硬件制造过程中的误差以及控制信号不可能完全时序一致，两个融冰换流器直流端口电压不均衡，以及桥臂电流不均衡，同时并联电流源换流器间功率分配不均衡。

3.如权利要求1所述的一种并联电流源型igct融冰装置均流控制方法，其特征在于：所述改变调制因数包括，通过在pwm信号中插入旁路脉冲β0，可使得某桥臂上下开关管出现直通，降低调制因数，同样，改变脉冲信号相对电网电压的延时角α同样可以改变调制因数，进而影响换流器直流端口电压。

4.如权利要求1所述的一种并联电流源型igct融冰装置均流控制方法，其特征在于：所述消除第一个融冰装置和第二个融冰装置两端电压不均衡包括，量化分析可得，母线端口平均电压：

5.如权利要求1或4所述的一种并联电流源型igct融冰装置均流控制方法，其特征在于：设计所述pwm脉冲修正控制包括，将母线正极连接的两桥臂间电流分别与电流参考值比较，将差值经过pi控制器，再通过限幅保证合适的取值范围，作为脉冲延迟角，分别修正第一个融冰装置与第二个融冰装置的pwm脉冲信号，将母线负极连接的两桥臂间电流做差，经pi控制器积分，再通过限幅保证取值范围合适作为pwm信号的旁路脉冲输入当前电压较高的端口。

6.一种并联电流源型igct融冰装置均流控制系统，其特征在于：包括滤波电路(100)、融冰装置(200)以及控制系统(300)；

7.如权利要求6所述的一种并联电流源型igct融冰装置均流控制系统，其特征在于：所述主控制系统(301)包括有功功率控制环根据融冰换流器直流侧功率反馈值计算d轴调制比；无功功率控制环根据融冰换流器交流侧瞬时无功反馈值计算q轴调制比；d、q轴调制比经过电流型空间矢量pwm算法，得到初始融冰换流器的igct阀串控制脉冲。

8.如权利要求6所述的一种并联电流源型igct融冰装置均流控制系统，其特征在于：所述子控制系统(302)调节换流器pwm脉冲相对电网电压延时的角度来控制母线电流及实现正极桥臂均流；然后通过在主控生成的pwm脉冲波形中插入窄旁路脉冲的形式实现负极桥臂电流均衡。

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种并联电流源型IGCT融冰装置均流控制方法及系统，涉及输电线路融冰装置的控制技术领域，包括，确定第一个融冰装置和第二个融冰装置电流出现不平衡的原因；改变调制因数，进而影响换流器直流端口电压；消除第一个融冰装置和第二个融冰装置两端电压不均衡；通过分析装置直流侧电流差，设计PWM脉冲修正控制。本发明提供的并联电流源型IGCT融冰装置均流控制方法应用于输电线路融冰装置的控制，能够在保证两台并联融冰装置扩大功率输出时，有效实现均流；而且拥有脉冲宽度，延时角度两个控制维度，可实现较大范围控制运行，通过子控制修正后的PWM脉冲可以有效地抑制装置电流不均，功率分配不均问题，提高系统稳定性和可靠性。

技术研发人员：曾华荣,吕黔苏,马晓红,杨旗,许逵,虢韬,黄欢,刘君,陈沛龙,吴建蓉
受保护的技术使用者：贵州电网有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15