一种静止无功发生器无功电流检测与控制系统的制作方法

本发明涉及无功电流检测与控制，具体为一种静止无功发生器无功电流检测与控制系统。

背景技术：

1、静止无功发生器statcom是一种用于电力系统中的无功补偿装置，通过调节无功电流来提高电力系统的稳定性和品质，电力系统中的无功功率是维持电压稳定、平衡供需的重要因素之一，随着可再生能源如风力和太阳能等的大规模接入电力系统，其波动性和不确定性给电网的无功控制带来了新的挑战，新能源发电系统本身产生的无功功率波动会对电网造成影响，需要相应的无功补偿手段来稳定电力系统的运行，功率电子技术进步。并且随着功率电子技术的快速发展，高性能的功率电子器件和控制算法的应用使得statcom的实现成为可能，先进的功率电子开关装置和控制技术使得statcom能够快速响应、精确控制无功功率，满足电力系统对无功补偿的需求，传统的无功补偿装置如无功补偿电容器或无功补偿电抗器的固定补偿能力有限，无法适应电网运行状态和负荷变化的需要，所以，在此提出一种静止无功发生器无功电流检测与控制系统。

2、目前，静止无功发生器无功电流检测与控制系统用于实时检测以及控制静止无功发生器的电流情况，但是系统内部在运转的过程中很容易受到外界的干扰发生变化，例如短时大电流冲击时，会导致静止无功发生器输出的无功电流不稳定，从而导致系统的功率因数调节发生变化导致温度控制，系统温度无法维持在设定值附近，影响设备的使用寿命，所以，在此提出了一种静止无功发生器无功电流检测与控制系统，通过引入pid控制来使得系统温度维持在设定值附近，id控制器对系统参数变化和外部干扰具有一定的鲁棒性，能够保持系统稳定运行，提升系统的稳定性。

技术实现思路

1、针对现有技术中系统内部容易受到外界的干扰发生温度变化的不足，本发明提供了一种静止无功发生器无功电流检测与控制系统，具备发生外界干扰时能够将系统温度维持在设定值附近的优点。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种静止无功发生器无功电流检测与控制系统，电流检测与控制模块包括：

3、用于通过电流传感器测量电力系统中的电流，获取实时电流信号的电流传感器模块；

4、用于将电流传感器模块获取的电流信号进行采样、数字化处理的电流采样与处理模块模块；

5、用于根据控制算法计算出的功电流参考值生成控制信号的控制器模块；

6、用于驱动静止无功发生器产生相应的无功电流输出的电流驱动模块；

7、用于对无功电流进行实时监测和反馈，将实际输出电流与参考电流进行比较的反馈回路模块；

8、用于根据控制信号的输入，控制无功电力的执行输出的执行器模块；

9、所述控制器模块中设置有控制算法引用模块，所述控制算法引用模块基于无功功率的计算公式计算电流的无功功率，所述的反馈回路模块中包括pid控制器模块，所述pid控制器模块根据设备当前温度与设定温度的偏差累积和变化率调节系统进行控制，所述pid控制器模块包括比例控制参数引入模块、积分控制参数引入模块和微分控制参数引入模块。

10、所述电流传感器模块使用电流互感器进行电流检测，电流互感器通过电磁感应原理实现对电流的测量，电流互感器由铁芯和线圈组成，当被测电流通过铁芯时，产生的磁场会感应出线圈中的电压信号，通过测量该电压信号的大小来确定电流的大小，并将电流信息传输至电流采样与处理模块模块。

11、所述电流采样与处理模块模块使用速模数转换器adc技术进行采样，adc采用位或位的分辨率，获取高精度电信号，通过模数转换器adc将模拟信号转换为数字信号，过程为：ivar＝q/(v×sqrt(3))实现无功电流计算。

12、所述控制器模块基于电流采样与处理模块模块无功电流计算结果，设计无功电流的注入量和相位角，并生成控制信号，通过驱动statcom功率电子器件，调整无功电流的注入，控制无功电流的注入调整电网无功功率，维持电压稳定。

13、所述电流驱动模块使用霍尔效应传感器和电阻分压器测量statcom中电流的大小和相位，同时使用功率放大器控制信号放大到足够的电流水平，以驱动功率电子器件，功率放大器基于脉宽调制pwm技术调节开关器件的导通时间和断开时间来控制电流输出。

14、所述pid控制器模块基于其中，u(t)表示控制器的输出，e(t)表示误差，kp、ki、kd分别表示比例、积分和微分控制参数，设定有一个温度控制系统，通过pid控制器模块控制系统温度维持在设定值附近，设定当前温度为t，设定温度为tset，误差e(t)＝tset-t，所述pid控制器模块根据pid控制公式，控制器的输出可以表示为控制器输出u(t)根据当前温度与设定温度的误差调节系统的温度控制。

15、所述比例控制参数引入模块根据当前误差大小来调节控制器的输出，使控制器的输出与误差成正比，误差越大，输出越大，实现快速响应误差变化，所述积分控制参数引入模块根据误差的累积值来调节控制器的输出，持续存在误差时，逐渐增加控制器的输出，以消除稳态误差，所述微分控制参数引入模块根据误差变化率来调节控制器的输出，抑制系统的振荡和超调现象，减小系统的响应时间。

16、所述执行器模块基于pid控制器模块计算的控制量使用脉宽调制pwm调节功率电子器件的工作状态，基于ziegler-nichols整定法确定比例控制参数引入模块、积分控制参数引入模块和微分控制参数引入模块三个参数的取值，产生控制信号，使用pwm技术将控制信号转换为高频脉冲信号，控制功率电子器件的开关状态，执行器模块同时使用通信接口与其他控制器进行数据交互和指令传递，以实现statcom控制系统的联动和协同工作。

17、有益效果：

18、1、该静止无功发生器无功电流检测与控制系统，通过pid控制算法可以实时的监测系统状态和温度变化，并根据变化情况计算出调整控制量，从而避免了系统温度波动和不稳定的情况，发生外界干扰时能够将系统温度维持在设定值附近，保障系统的正常运行。

19、2、该静止无功发生器无功电流检测与控制系统，pid控制算法可以根据实时的反馈信号和误差值，计算出温度调整所需的控制量，并根据id控制算法中的三个参数比例控制参数、积分控制参数和微分系数控制参数进行调整，从而实现对系统的稳定控制，有效地维持系统温度稳定在设定值附近。

技术特征：

1.一种静止无功发生器无功电流检测与控制系统，其特征在于：电流检测与控制模块包括：

2.根据权利要求1所述的一种静止无功发生器无功电流检测与控制系统，其特征在于：所述电流传感器模块(1)使用电流互感器进行电流检测，电流互感器通过电磁感应原理实现对电流的测量，电流互感器由铁芯和线圈组成，当被测电流通过铁芯时，产生的磁场会感应出线圈中的电压信号，通过测量该电压信号的大小来确定电流的大小，并将电流信息传输至电流采样与处理模块模块(2)。

3.根据权利要求1所述的一种静止无功发生器无功电流检测与控制系统，其特征在于：所述电流采样与处理模块模块(2)使用速模数转换器adc技术进行采样，adc采用12位或16位的分辨率，获取高精度电信号，通过模数转换器adc将模拟信号转换为数字信号，过程为：ivar＝q/(v×sqrt(3))实现无功电流计算。

4.根据权利要求1所述的一种静止无功发生器无功电流检测与控制系统，其特征在于：所述控制器模块(3)基于电流采样与处理模块模块(2)无功电流计算结果，设计无功电流的注入量和相位角，并生成控制信号，通过驱动statcom功率电子器件，调整无功电流的注入，控制无功电流的注入调整电网无功功率，维持电压稳定。

5.根据权利要求1所述的一种静止无功发生器无功电流检测与控制系统，其特征在于：所述电流驱动模块(4)使用霍尔效应传感器和电阻分压器测量statcom中电流的大小和相位，同时使用功率放大器控制信号放大到足够的电流水平，以驱动功率电子器件，功率放大器基于脉宽调制pwm技术调节开关器件的导通时间和断开时间来控制电流输出。

6.根据权利要求1所述的一种静止无功发生器无功电流检测与控制系统，其特征在于：所述pid控制器模块(8)基于其中，u(t)表示控制器的输出，e(t)表示误差，kp、ki、kd分别表示比例、积分和微分控制参数，设定有一个温度控制系统，通过pid控制器模块(8)控制系统温度维持在设定值附近，设定当前温度为t，设定温度为tset，误差e(t)＝tset-t，所述pid控制器模块(8)根据pid控制公式，控制器的输出可以表示为控制器输出u(t)根据当前温度与设定温度的误差调节系统的温度控制。

7.根据权利要求6所述的一种静止无功发生器无功电流检测与控制系统，其特征在于：所述比例控制参数引入模块(9)根据当前误差大小来调节控制器的输出，使控制器的输出与误差成正比，误差越大，输出越大，实现快速响应误差变化，所述积分控制参数引入模块(10)根据误差的累积值来调节控制器的输出，持续存在误差时，逐渐增加控制器的输出，以消除稳态误差，所述微分控制参数引入模块(11)根据误差变化率来调节控制器的输出，抑制系统的振荡和超调现象，减小系统的响应时间。

8.根据权利要求1所述的一种静止无功发生器无功电流检测与控制系统，其特征在于：所述执行器模块(6)基于pid控制器模块(8)计算的控制量使用脉宽调制pwm调节功率电子器件的工作状态，基于ziegler-nichols整定法确定比例控制参数引入模块(9)、积分控制参数引入模块(10)和微分控制参数引入模块(11)三个参数的取值，产生控制信号，使用pwm技术将控制信号转换为高频脉冲信号，控制功率电子器件的开关状态，执行器模块(6)同时使用通信接口与其他控制器进行数据交互和指令传递，以实现statcom控制系统的联动和协同工作。

技术总结
本发明涉及无功电流检测与控制技术领域，且公开了一种静止无功发生器无功电流检测与控制系统，电流检测与控制模块包括：用于通过电流传感器测量电力系统中的电流，获取实时电流信号的电流传感器模块；用于将电流传感器模块获取的电流信号进行采样、数字化处理的电流采样与处理模块模块；用于根据控制算法计算出的功电流参考值生成控制信号的控制器模块；用于驱动静止无功发生器产生相应的无功电流输出的电流驱动模块；用于对无功电流进行实时监测和反馈，将实际输出电流与参考电流进行比较的反馈回路模块；用于根据控制信号的输入，控制无功电力的执行输出的执行器模块。

技术研发人员：颜纲要
受保护的技术使用者：国能蚌埠发电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21