一種statcom子模塊的全功率測(cè)試裝置及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電力電子裝置的結(jié)構(gòu)及控制方法，具體涉及一種STATCOM子模塊 的全功率測(cè)試裝置及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 相對(duì)于傳統(tǒng)的TCR型SVC而言，STATCOM具有更快的調(diào)節(jié)速度，更好的穩(wěn)定性，因 此，STATCOM在風(fēng)電場(chǎng)，太陽能電站以及鋼鐵廠的應(yīng)用越來越廣泛，正在逐步的取代TCR型 SVC，隨著STATCOM市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇和技術(shù)的發(fā)展，其成本也越來越低，容量也越來越大。在 不久的將來，STATCOM將占據(jù)配電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)闹饕巧?br>[0003] 傳統(tǒng)的STATCOM子模塊的測(cè)試方法如圖1所示，由調(diào)壓器，升壓變壓器，二極管整 流電路，被測(cè)模塊和電抗器構(gòu)成，這種測(cè)試電路的缺點(diǎn)有：1，通過調(diào)整被測(cè)模塊的調(diào)制波幅 值來調(diào)整流過被測(cè)模塊的電流大小，因此，在測(cè)試過程中，被測(cè)模塊的輸出電壓一般不等于 實(shí)際運(yùn)行時(shí)輸出的電壓；2,通過調(diào)整調(diào)壓器的觸頭來調(diào)整被測(cè)模塊的直流側(cè)電容電壓，由 于二極管整流電路在輕載和重載的情況下直流側(cè)輸出電壓不同，因此，被測(cè)模塊的直流側(cè) 電壓不穩(wěn)定，且不易控制；3,這種測(cè)試電路一次只能測(cè)試一個(gè)子模塊，模塊測(cè)試需要很長(zhǎng)時(shí) 間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種STATCOM子模塊的全功率測(cè)試裝置及控 制方法，其
【發(fā)明內(nèi)容】
包括STATCOM子模塊的全功率測(cè)試裝置的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、控制算法和實(shí)驗(yàn) 操作步驟。
[0005] 本發(fā)明采用以下方法來實(shí)現(xiàn)技術(shù)方案。
[0006] 1、一種STATCOM子模塊的全功率測(cè)試裝置及控制方法，其特征在于：主回路包括 補(bǔ)能電路，主模塊，N個(gè)被測(cè)模塊和電抗器（L2)構(gòu)成。
[0007] 其中主模塊的作用是給STATCOM子模塊全功率測(cè)試裝置補(bǔ)充能量以及控制測(cè)試 回路中的電流大小。
[0008] 其中補(bǔ)能電路的直流側(cè)輸出接主模塊的直流側(cè)。
[0009] 主模塊的交流側(cè)、N個(gè)被測(cè)模塊的交流側(cè)以及電抗器（L2)串聯(lián)連接。
[0010] 主模塊的交流側(cè)正負(fù)極之間接旁路開關(guān)（S2)，充電電路的一端接N個(gè)被測(cè)子模塊 的中點(diǎn)，另一端接主模塊的交流輸出。
[0011] 補(bǔ)能回路由交流電源、斷路器（Bi)、旁路開關(guān)（Si)、限流電阻（Ri)、二極管整流電 路和直流濾波電路構(gòu)成，其中斷路器（B0的一端接入交流電源，另一端接旁路開關(guān)（S〇，旁 路開關(guān)（S〇的另一端接二極管整流電路的交流側(cè)，旁路開關(guān)（&)與限流電阻（&)并聯(lián)連 接，二極管的直流側(cè)接直流濾波電路，其中直流濾波電路由電感（Q)和電容（C)構(gòu)成，電感 (Ll)與電容（C)串聯(lián)后接二極管整流電路的正負(fù)極兩端，電容（C)的兩端作為補(bǔ)能電路的 輸出，接入主模塊的直流側(cè)。
[0012] 充電電路由交流電源、接觸器（S3)、限流電阻（R2)、旁路開關(guān)（S4)、變壓器（T)和隔 離開關(guān)構(gòu)成，其中交流電源、接觸器（S3)、限流電阻（R2)和變壓器（T)的一次側(cè)串聯(lián)連接，構(gòu) 成閉合回路，旁路開關(guān)（S4)與限流電阻（R2)并聯(lián)連接；變壓器（T)的二次側(cè)接隔離開關(guān)的 一段，隔離開關(guān)的另一端作為充電電路的輸出。
[0013] 主模塊和被測(cè)模塊由四個(gè)帶反并聯(lián)二極管的IGBT(1\，T2,T3,T4)和電容（Csni)構(gòu) 成，其中和T2的發(fā)射極接電容（Csni)的正極，T3和T4的集電極接電容（Csni)的負(fù)極，的 集電極與T3的發(fā)射極相連，作為STATC0M子模塊的正極交流輸出，T2的發(fā)射極與T4的集電 極相連，作為STATC0M子模塊的負(fù)極交流輸出。
[0014] 所述的一種STATC0M子模塊的全功率測(cè)試裝置及控制方法，其特征在于：參考信 號(hào)包括兩個(gè)，一個(gè)是幅值為1，頻率為50Hz,相位為0的0度正弦波（sinO);另一個(gè)是幅值為 1，頻率為50Hz，相位為-90°的90度正弦波（sin90)。
[0015] 每個(gè)被測(cè)模塊的調(diào)制波由三部分相加而得：共模調(diào)制波（mnl)，差模調(diào)制波（mn2)和 穩(wěn)壓調(diào)制波（mn3)。
[0016]濃，:詔消w(1) N個(gè)被測(cè)模塊的共模調(diào)制波（mnl)滿足如下關(guān)系。
[0017]
其中mnl為第n個(gè)被測(cè)模塊的共模調(diào)制波，每個(gè)被測(cè)模塊的共模調(diào)制波的幅值和相位都 相等，其之和為每個(gè)被測(cè)模塊的共模調(diào)制波的N倍。
[0018] (3) 第n個(gè)被測(cè)模塊的共模調(diào)制波（mnl)的幅值為Magnl，其由Magnl與0度正弦波（sinO)相 乘而得。
[0019] 每個(gè)被測(cè)模塊的差模調(diào)制波（mn2)滿足如下關(guān)系：
其中mn2為第n個(gè)被測(cè)模塊的差模調(diào)制波，每個(gè)被測(cè)模塊的差模調(diào)制波之和為0 ; .二疼w.乂sinO (5) 第n個(gè)被測(cè)模塊的差模模調(diào)制波（mn2)的幅值為Magn2，其由Magn2與0度正弦波（sinO) 相乘而得。
[0020] 每個(gè)被測(cè)模塊的穩(wěn)壓調(diào)制波（mn3)的幅值(Magn3)由該被測(cè)模塊的電容電壓反饋控 制后得到，其反饋控制算法為：
其中為被測(cè)模塊的電容電壓參考值，VMP_nf第n個(gè)被測(cè)模塊實(shí)時(shí)測(cè)量電壓經(jīng)過 濾波之后的電容電壓值，以上二者之差經(jīng)過比例積分控制后得到該被測(cè)模塊的穩(wěn)壓調(diào)制 波的幅值(Magn3)，第n個(gè)被測(cè)模塊的穩(wěn)壓調(diào)制波（mn3)由該被測(cè)模塊的穩(wěn)壓調(diào)制波的幅值 (Magn3)與90度正弦波（sin90)相乘而得。
[0021] 主模塊的調(diào)制波（m)由0度正弦波（sinO)和其幅值（Mag)相乘而得； m-Magx5?>?0 (8) 其中主模塊調(diào)制波的幅值(Mag)、被測(cè)模塊的共模調(diào)制波的幅值(Magnl )、差模調(diào)制波 的幅值（Magn2)、被測(cè)模塊的電容電壓參考值（Veap_raf)在STATC0M子模塊全功率測(cè)試裝置運(yùn) 行過程中可以實(shí)時(shí)修改。
[0022] 通過調(diào)整主模塊調(diào)制波的幅值（Mag)和被測(cè)模塊的共模調(diào)制波的幅值（Magnl)進(jìn) 而調(diào)整流過被測(cè)模塊的電流大?。煌ㄟ^調(diào)整被測(cè)模塊的差模調(diào)制波的幅值（Magn2)可以調(diào) 整被測(cè)模塊的輸出電壓，用以模擬STATC0M子模塊實(shí)際工作時(shí)的輸出電壓，但是改變差模 調(diào)制波的幅值(Magn2)的大小，不會(huì)對(duì)穩(wěn)態(tài)時(shí)流過被測(cè)模塊的電流大小產(chǎn)生影響。
[0023] 主模塊和被測(cè)模塊的調(diào)制波與三角波(幅值為1)進(jìn)行比較后得到主模塊和被測(cè)模 塊中各個(gè)IGBT的開關(guān)信號(hào)，其調(diào)制算法為基于載波移相的倍頻脈沖寬度調(diào)制。
[0024]STATC0M子模塊的全功率測(cè)試裝置及控制方法，其特征在于： STATC0M子模塊的全功率測(cè)試裝置的初始狀態(tài)為：補(bǔ)能電路中的斷路器（BO,旁路開關(guān) (S〇;充電電路中的接觸器（S3)，旁路開關(guān)（S4)，隔離開關(guān)均處于斷開狀態(tài)，主模塊交流側(cè)旁 路開關(guān)（S2)處于閉合狀態(tài)；主模塊中的電容（Csni)，被測(cè)模塊中的電容（Csni)以及補(bǔ)能電路中 的濾波電容（C)的電壓為0。
[0025]STATC0M子模塊的全功率測(cè)試裝置的操作步驟如下。
[0026]a.閉合補(bǔ)能電路中的斷路器（BO,交流電源通過限流電阻（&)，二極管整流電路， 直流濾波電路給主模塊中的電容充電，等主模塊中的電容電壓穩(wěn)定后，閉合旁路開關(guān)（Si)。
[0027]b.閉合充電回路中的隔離開關(guān)和接觸器（S3)，交流電源通過變壓器給被測(cè)模塊直 流側(cè)電容充電，等到被測(cè)模塊的電容電壓穩(wěn)定后，閉合旁路開關(guān)（S4)，等到被測(cè)模塊直流電 容電壓重新穩(wěn)定后，斷開隔離開關(guān)，接觸器（S3)和旁路開關(guān)（S4)，斷開主模塊交流側(cè)旁路開 關(guān)（S2);此時(shí)被測(cè)模塊的單元控制板帶電，并開始工作。
[0028]c.下發(fā)主模塊的調(diào)制波幅值（Mag)，然后解閉鎖主模塊。
[0029] d.下發(fā)被測(cè)模塊的差模調(diào)制波的幅值（Magn2)，共模調(diào)制波的幅值（Magnl)以及被 測(cè)模塊直流電容參考電壓（Veap_raf)，然后解閉鎖被測(cè)模塊，此時(shí)STATC0M子模塊的全功率測(cè) 試裝置開始運(yùn)行。
[0030]e.調(diào)整主模塊的調(diào)制波幅值（Mag)，被測(cè)模塊的差模調(diào)制波的幅值（Magn2)，共模 調(diào)制波的幅值(Magnl)以及被測(cè)模塊電容電壓參考值aap_raf)，使被測(cè)模塊運(yùn)行于額定電流 和額定電壓下。
[0031]f.完成規(guī)定的測(cè)試后，調(diào)整調(diào)整主模塊的調(diào)制波的幅值（Mag)，被測(cè)模塊的差模調(diào) 制波的幅值（Magn2)，共模調(diào)制波的幅值（Magnl)以及被測(cè)模塊電容電壓參考值（Veapraf)，使 測(cè)試回路中的電流降低到最小值，被測(cè)模塊的輸出電壓降低到最小值，然后閉鎖主模塊和 被測(cè)模塊。
[0032] g.等待主模塊和被測(cè)模塊中的