链式svg装置补偿不平衡负荷的控制电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种链式SVG装置补偿不平衡负荷的控制电路。
【背景技术】
[0002] 链式结构的SVG装置具有体积小、模块化结构生产和容易实现冗余控制等优点， 当前高压大容量无功补偿越来越多采用运种结构的SVG装置。
[0003] 现有的SVG主要是通过正序解禪控制电路和负序解禪控制电路来补偿S相不平 衡负荷；其中，正序解禪控制电路，用于产生SVG的基波正序电压的脉冲信号；负序解禪控 制电路，用于产生SVG的基波负序电压的脉冲信号，再通过一叠加电路将两个脉冲信号叠 加后输出给H桥链节的IGBT模块，从而达到补偿不平衡负荷的目的。
[0004] 然而，链式SVG的各相包含多个H桥链节，各H桥链节的直流电容相互独立，链节 差异性和触发脉冲延时等因素导致链节直流侧电压不平衡，H桥链节直流侧电压的平衡控 制是链式SVG装置的一个关键控制技术。
[0005] S相不平衡负荷（电弧炉负荷）不仅会给电网的运行带来不良影响，同时也会给 接入该电网中的其他用电设备带来一些不良的影响。为了补偿S相不平衡负荷，在链式SVG 装置中增加补偿不平衡负荷的控制功能，采取使用SVG装置来补偿S相不平衡负荷的方 案。 【实用新型内容】
[0006] 为克服上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种成本低、跟踪精度高，系统可靠 性高，抗干扰能力强的链式SVG装置补偿不平衡负荷的控制电路。
[0007] 为达到上述目的，本实用新型的链式SVG装置补偿不平衡负荷的控制电路，包括： 正序解禪控制电路，用于产生SVG的基波正序电压的脉冲信号；负序解禪控制电路，用于产 生SVG的基波负序电压的脉冲信号，W及一信号叠加电路，用于将正序解禪控制电路和负 序解禪控制电路产生的脉冲信号叠加后输出；还包括一个用于产生负序电压值脉冲信号的 负序电压注入电路，所述的负序电压注入电路产生的脉冲信号输出到信号叠加电路，所述 的信号叠加电路将正序解禪控制电路、负序解禪控制电路W及负序电压注入电路产生的脉 冲信号叠加后输出。
[0008] 优选地，所述的负序电压注入电路包括：
[0009] 采集单元，用于采集SVG的相间直流侧电压；
[0010] 比较单元，用于将采集单元依据采集到的相间直流侧电压与预定电压比较；
[0011] 计算单元，依据比较单元输出的结果计算所需注入负序电压的脉冲控制信号。
[0012] 优选地，所述的采集单元、比较单元和/或计算单元是采用下述之一元件制成： FPGA、MPU。
[0013] 本实用新型的链式SVG装置补偿不平衡负荷的控制电路，通过在SVG装置中注入 负序电压实现SVG相间直流侧电压均衡控制；引入正序解禪控制电路和负序解禪控制电 路，从而实现对正序和负序电流的独立控制。本实用新型通过软件程序即可实现，无需增设 额外电路和设备，降低了系统成本，有效补偿=相不平衡负荷，跟踪精度高，系统可靠性高， 抗干扰能力强，有利于工程应用。
【附图说明】
[0014] 图1是本实用新型适用于链式SVG主电路结构图
[0015] 图2是本实用新型对链式SVG控制量转换框图
[0016] 图3是本实用新型对链式SVG补偿不平衡负荷的控制电路框图
【具体实施方式】
[0017] 本实用新型主要用于链式SVG补偿不平衡负荷的控制，链式SVG主电路拓扑结构 如图1所示，各相由n个H桥单元级联而成，对应的电抗为L&、Le和L。电网侧电压为UsA、Use 和Use，SVG的输出电压为Ua、Ub和UC。
[0018] 理想情况下SVG的输出电压仅为正序电压，为均衡控制SVG装置相间直流侧电压 而增加负序电压，所WSVG的输出电压表达式可设为：
[0020] (1)式中：Upm为SVG输出的正序电压的幅值；Unim和a。1为注入负序电压的幅值和 相角，U"2m和a。2为不平衡补偿负序电压的幅值和相角。
[002U链式SVG中不会产生零序电流，SVG流过的电流在不考虑谐波电流的情况下有正 序基波电流和负序基波电流，其表达式可设为：
阳02引 似式中Jpm和0P为SVG输出正序电流的幅值和相角，Inm和Pn为SVG输出负序 电流的幅值和相角。
[0024] 图2所示为链式SVG控制量转换框图，S相网侧电压u,A、11,8和U.C经基波正序dq 变换，d轴变量低通滤波后的直流量为&dp，q轴变量低通滤波后的直流量为&qp，=相网侧 电压经基波负序dq变换，d轴变量低通滤波后的直流量为&d。，q轴变量低通滤波后的直流 量为相负载电流iU、和Ue经基波正序dq变换，q轴变量低通滤波后的直流量为 4，S相负载电流经基波负序dq变换，d轴变量低通滤波后的直流量为4，q轴变量低通 滤波后的直流量为每,；S相SVG电流i,、ie和ie经基波正序dq变换，d轴变量低通滤波后 的直流量为Idp,q轴变量低通滤波后的直流量为Iqp,S相网侧电压经基波负序d，q变换，d轴变量低通滤波后的直流量为Id。，q轴变量低通滤波后的直流量为Iq。； 阳O巧]如图3所示，
[00%] 本实用新型通过采集单元检测各相直流侧电压，并通过比较单元将采集到各相 直流侧电压与预定的电压值Ifdc比较，并通过计算单元计算各相直流侧电压的平均值
经比例积分PI调节器，所得结果为Pa、Pe和P。表达式为（3)式。
[00測其中K。为PI调节器的比例系数，K。为PI调节器的积分系数。
[0029]SVG输出的注入负序电压计算如下：
[0030]已知SVG的立相电压和电流，SVG的；相有功功率为Pa、Pe和P。其表达式如下所 示：
阳03引将（1)式和似式代入（4)式，经整理得：
[0036]SVG的平均功车户为总功率除W 3,其表达式为：
[00測 由妨式和（6)式推导可得：
W40] 设式（9)的等号右边的项等于h，则由（9)式计算注入负序电压的初相位〇。1
CIO)
[0042]由（5)式推导可得注入负序电压的幅值U"im:
W44]由IU和a。河计算得到注入负序电压的立相电压为U。14、UniB和U"ic。 W45] 由做式可推导出SVG的正序有功电流4。
[0047] 正序解禪控制电路
[0048] 正序解禪控制电路的算法公式为
[0050] 其中Kzp为PI调节器的比例系数，K21为PI调节器的积分系数。由正序解禪控制 电路的算法公式求得tC和t/；，对￡4和t/；进行反变换，得到正序基波电压UpA、Upe和UPC。
[0051] 负序解禪控制电路
[0052] 负序解禪控制电路的算法公式为
[0054] 其中Ksp为PI调节器的比例系数，Ksi为PI调节器的积分系数。由负序解禪控制电 路的算法公式求得(64郝tC，对II；濟￡4进行反变换，得到负序基波电压U"2A、U"2B和U"2C。
[0055]正序基波电压、注入负序电压和负序基波电压叠加得到SVG各相调制电压Ua= UpA+UnlA+UnM、叫二UpB+UnlB+UnZB和UC=Upc+Unlc+UnZC。
[0056]W上，仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任 何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型掲露的技术范围内，可轻易想到的变化或替 换，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。因此，本实用新型的保护范围应该W权利要求所 界定的保护范围为准。
【主权项】
1. 一种链式SVG装置补偿不平衡负荷的控制电路，包括： 正序解耦控制电路，用于产生SVG的基波正序电压的脉冲信号； 负序解耦控制电路，用于产生SVG的基波负序电压的脉冲信号； 以及一信号叠加电路，用于将正序解耦控制电路和负序解耦控制电路产生的脉冲信号 叠加后输出； 其特征在于：还包括一个用于产生负序电压值脉冲信号的负序电压注入电路，所述的 负序电压注入电路产生的脉冲信号输出到信号叠加电路，所述的信号叠加电路将正序解耦 控制电路、负序解耦控制电路以及负序电压注入电路产生的脉冲信号叠加后输出。2. 如权利要求1所述的链式SVG装置补偿不平衡负荷的控制电路，其特征在于： 所述的负序电压注入电路包括： 采集单元，用于采集SVG的相间直流侧电压； 比较单元，用于将采集单元依据采集到的相间直流侧电压与预定电压比较； 计算单元，依据比较单元输出的结果计算所需注入负序电压的脉冲控制信号。3. 如权利要求2所述的链式SVG装置补偿不平衡负荷的控制电路，其特征在于：所述 的采集单元、比较单元和/或计算单元是采用下述之一元件制成：FPGA、MPU。
【专利摘要】本实用新型公开了一种链式SVG装置补偿不平衡负荷的控制电路，为解决现有技术中三相不平衡控制难的问题而发明。该补偿不平衡负荷的控制电路主要包括负序电压注入电路、正序解耦控制电路和负序解耦控制电路。负序电压注入电路通过对SVG的相间直流侧电压控制，计算出需要注入的负序电压值；正序解耦控制电路用于对SVG的基波正序电流的控制，主要补偿无功电流和SVG消耗的有功电流；负序解耦控制电路用于对SVG的基波负序电流的控制，补偿负载的负序电流。本实用新型补偿不平衡负荷的控制电路能够有效补偿三相不平衡负荷，跟踪精度高，抗干扰能力强，提高装置的稳定性和可靠性。
【IPC分类】H02J3/18
【公开号】CN204992593
【申请号】CN201520486171
【发明人】姚自立, 郭智文
【申请人】中冶华天工程技术有限公司
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年7月6日