靜止型無(wú)功功率補(bǔ)償裝置和電壓控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及通過(guò)控制無(wú)功功率來(lái)調(diào)整電力系統(tǒng)的電壓的靜止型無(wú)功功率補(bǔ)償裝 置和單相交流電力系統(tǒng)的電壓控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 通常，在電力系統(tǒng)中，離開(kāi)電力供給側(cè)的系統(tǒng)末端的電壓下降。但是，當(dāng)太陽(yáng)能發(fā) 電（PV)或風(fēng)力發(fā)電等利用了可再生能源的分散電源與電力系統(tǒng)連接時(shí)，系統(tǒng)末端的電壓 有可能上升。當(dāng)變電站按照W往的方式提供電力時(shí)，有時(shí)電力系統(tǒng)內(nèi)的低壓配電電壓脫離 適當(dāng)電壓范圍。因此，為了使電力系統(tǒng)內(nèi)的低壓配電電壓在適當(dāng)電壓范圍內(nèi)，公知的是在電 力系統(tǒng)上連接靜止型無(wú)功功率補(bǔ)償裝置（例如參照非專利文獻(xiàn)1)。該種靜止型無(wú)功功率補(bǔ) 償裝置也被稱為"STATCOM(Static Sync虹onous Compensator靜止同步補(bǔ)償器）"或"自激 式SVC (Static Var Compensator靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置）"。
[000引非專利文獻(xiàn)1 有益于有效利用可再生能源的智能電網(wǎng)用STATCOM"東芝評(píng)論 Vol. 66No. 12(2011)P36-39
[0004] 今后，伴隨智能電網(wǎng)的擴(kuò)充，預(yù)想PV會(huì)在被提供有單相交流電力的一般家庭中普 及。因此，需要進(jìn)行單相交流電力系統(tǒng)中的電壓調(diào)整，但是W往的靜止型無(wú)功功率補(bǔ)償裝置 像非專利文獻(xiàn)1的STATCOM那樣調(diào)整S相交流電壓，而不能進(jìn)行單相交流電力系統(tǒng)中的電 壓調(diào)整。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供能夠進(jìn)行單相交流電力系統(tǒng)中的電壓調(diào)整的靜止型無(wú)功 功率補(bǔ)償裝置和電壓控制方法。
[0006] 為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的靜止型無(wú)功功率補(bǔ)償裝置根據(jù)在靜止型無(wú)功功率補(bǔ) 償裝置的直流端子側(cè)檢測(cè)到的直流電壓和設(shè)定的直流電壓指令的差，生成第二軸電壓指 令。
[0007] 具體地說(shuō)，本發(fā)明提供一種靜止型無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，其包括；單相電壓型交直流 轉(zhuǎn)換電路，從交流端子觀察具有內(nèi)部電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)部等效阻抗，根據(jù)基于PWM指令產(chǎn)生的口 信號(hào)的脈沖寬度，使來(lái)自與所述交流端子連接的單相交流電力系統(tǒng)的單相交流電力和直流 電力之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換；電壓指令電路，輸出作為所述交流端子的單相交流電壓的振幅目標(biāo)值 的第一軸電壓指令，設(shè)定比所述單相交流電壓的峰值高的直流電壓指令值，檢測(cè)由所述單 相電壓型交直流轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換的直流電壓，計(jì)算所述直流電壓指令值和所述直流電壓檢測(cè) 值的差并輸出所述第二軸電壓指令；相位差生成電路，具有使所述交流端子的單相交流電 壓的相位延遲而產(chǎn)生延遲單相交流的相位延遲單相交流生成器，根據(jù)所述延遲單相交流來(lái) 生成與所述交流端子的單相交流電壓和所述單相電壓型交直流轉(zhuǎn)換電路的所述內(nèi)部電動(dòng) 勢(shì)的相位差對(duì)應(yīng)的電壓；上位電壓控制電路，根據(jù)來(lái)自所述電壓指令電路的所述第一軸電 壓指令和所述第二軸電壓指令、與來(lái)自所述相位差生成電路的相位差對(duì)應(yīng)的電壓、W及所 述交流端子的單相交流電壓，輸出w所述交流端子的單相交流電壓的振幅接近所述第一軸 電壓指令的方式生成的電壓指令信號(hào)、W及W與來(lái)自所述相位差生成電路的相位差對(duì)應(yīng)的 電壓接近所述第二軸電壓指令的方式生成的頻率指令信號(hào)；頻率控制電路，設(shè)定有作為所 述交流端子上的單相交流的頻率基準(zhǔn)的基準(zhǔn)頻率，根據(jù)所述基準(zhǔn)頻率、來(lái)自所述上位電壓 控制電路的頻率指令信號(hào)、W及與所述相位差生成電路生成的相位差對(duì)應(yīng)的電壓，確定所 述單相電壓型交直流轉(zhuǎn)換電路的所述內(nèi)部電動(dòng)勢(shì)的電氣角度并生成生成電氣角度；W及下 位電壓控制電路，設(shè)定有作為所述交流端子上的單相交流的電壓振幅基準(zhǔn)的基準(zhǔn)電壓，在 基于來(lái)自所述頻率控制電路的電氣角度的信號(hào)和所述基準(zhǔn)電壓相乘的值上加上來(lái)自所述 上位電壓控制電路的電壓指令信號(hào)來(lái)作為所述內(nèi)部電動(dòng)勢(shì)，將所述內(nèi)部電動(dòng)勢(shì)和所述單相 交流電壓的差輸出為所述PWM指令。
[000引本發(fā)明還提供一種電壓控制方法，利用單相電壓型交直流轉(zhuǎn)換電路使所述單相交 流電力系統(tǒng)的電壓在適當(dāng)電壓范圍內(nèi)，所述單相電壓型交直流轉(zhuǎn)換電路從交流端子觀察具 有內(nèi)部電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)部等效阻抗，并且根據(jù)基于PWM指令產(chǎn)生的口信號(hào)的脈沖寬度使來(lái)自與 所述交流端子連接的單相交流電力系統(tǒng)的單相交流電力和直流電力之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，所述電 壓控制方法執(zhí)行如下步驟；電壓指令步驟，輸出作為所述交流端子的單相交流電壓的振幅 目標(biāo)值的第一軸電壓指令，設(shè)定比所述單相交流電壓的峰值高的直流電壓指令值，檢測(cè)由 所述單相電壓型交直流轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換的直流電壓，計(jì)算所述直流電壓指令值和所述直流電 壓檢測(cè)值的差并輸出所述第二軸電壓指令；相位差生成步驟，由相位延遲單相交流生成器 產(chǎn)生使所述交流端子的單相交流電壓的相位延遲的延遲單相交流，根據(jù)所述延遲單相交流 來(lái)生成與所述交流端子的單相交流電壓和所述單相電壓型交直流轉(zhuǎn)換電路的所述內(nèi)部電 動(dòng)勢(shì)的相位差對(duì)應(yīng)的電壓；上位電壓控制步驟，根據(jù)在所述電壓指令步驟輸出的所述第一 軸電壓指令和所述第二軸電壓指令、與在所述相位差生成步驟生成的相位差對(duì)應(yīng)的電壓、 W及所述交流端子的單相交流電壓，輸出W所述交流端子的單相交流電壓的振幅接近所述 第一軸電壓指令的方式生成的電壓指令信號(hào)、W及W與在所述相位差生成步驟生成的相位 差對(duì)應(yīng)的電壓接近所述第二軸電壓指令的方式生成的頻率指令信號(hào)；頻率控制步驟，根據(jù) 作為所述交流端子上的單相交流的頻率基準(zhǔn)的基準(zhǔn)頻率、在所述上位電壓控制步驟輸出的 頻率指令信號(hào)、W及與在所述相位差生成步驟生成的相位差對(duì)應(yīng)的電壓，確定所述單相電 壓型交直流轉(zhuǎn)換電路的所述內(nèi)部電動(dòng)勢(shì)的電氣角度并生成生成電氣角度；W及下位電壓控 制步驟，在作為所述交流端子上的單相交流的電壓振幅基準(zhǔn)的基準(zhǔn)電壓和基于來(lái)自所述頻 率控制電路的電氣角度的信號(hào)相乘的值上加上在所述上位電壓控制步驟輸出的電壓指令 信號(hào)來(lái)作為所述內(nèi)部電動(dòng)勢(shì)，將所述內(nèi)部電動(dòng)勢(shì)和所述單相交流電壓的差輸出為所述PWM 指令。
[0009] 本發(fā)明的靜止型無(wú)功功率補(bǔ)償裝置和使用該靜止型無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的電壓控 制方法根據(jù)直流電壓檢測(cè)值和直流電壓指令值的差生成第二軸電壓指令。根據(jù)上述第二軸 電壓指令和作為交流端子的電壓目標(biāo)值的第一軸電壓指令來(lái)生成內(nèi)部電動(dòng)勢(shì)，并根據(jù)內(nèi)部 電動(dòng)勢(shì)和交流端子的電壓的差來(lái)生成PWM指令，控制變換器（單相交直流轉(zhuǎn)換電路）的交 流端子側(cè)的電壓。例如，當(dāng)單相交流電力系統(tǒng)的電壓（交流端子的電壓）上升時(shí)，交流端子 的電壓和內(nèi)部電動(dòng)勢(shì)的差變大，所W靜止型無(wú)功功率補(bǔ)償裝置W使單相電壓型交直流轉(zhuǎn)換 電路的交流端子側(cè)的電壓下降的方式進(jìn)行PWM控制。由于與單相交流電力系統(tǒng)的電壓相比 單相電壓型交直流轉(zhuǎn)換電路的電壓變低，所w無(wú)功電流從單相交流電力系統(tǒng)流入靜止型無(wú) 功功率補(bǔ)償裝置內(nèi)，從而能夠使單相交流電力系統(tǒng)的電壓下降。
[0010] 因此，本發(fā)明可W提供能夠進(jìn)行單相交流電力系統(tǒng)中的電壓調(diào)整的靜止型無(wú)功功 率補(bǔ)償裝置和電壓調(diào)整方法。
[0011] 本發(fā)明的靜止型無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的所述電壓指令電路輸出的所述第一軸電壓 指令可W是預(yù)先設(shè)定的固定值?？蒞計(jì)算無(wú)功功率并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)視。
[0012] 此外，本發(fā)明的靜止型無(wú)功功率補(bǔ)償裝置還包括；交流電流檢測(cè)電路，檢測(cè)所述交 流端子上的交流電流；W及交流電力測(cè)量電路，測(cè)量所述交流端子上的無(wú)功功率，所述電壓 指令電路可W計(jì)算所述交流電力測(cè)量電路測(cè)量的無(wú)功功率和預(yù)先設(shè)定的無(wú)功功率指令值 的差來(lái)作為所述第一軸電壓指令。
[0013] 本發(fā)明的單相交流電力系統(tǒng)的電壓控制方法使至少一個(gè)權(quán)利要求1-3中任意一 項(xiàng)所述靜止型無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的所述交流端子與單相交流電力系統(tǒng)連接，使所述單相交 流電力系統(tǒng)的電壓在適當(dāng)電壓范圍內(nèi)。通過(guò)使本發(fā)明的多個(gè)靜止型無(wú)功功率補(bǔ)償裝置與單 相交流電力系統(tǒng)連接，可W更有效地使電力系統(tǒng)內(nèi)的低壓配電電壓在適當(dāng)電壓范圍內(nèi)。
[0014] 本發(fā)明提供能夠進(jìn)行單相交流電力系統(tǒng)中的電壓調(diào)整的靜止型無(wú)功功率補(bǔ)償裝 置和電壓調(diào)整方法。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1是本發(fā)明的靜止型無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的簡(jiǎn)要構(gòu)成圖。
[0016] 圖2是表示本發(fā)明的靜止型無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的控制流程的圖。
[0017] 圖3是本發(fā)明的靜止型無(wú)功功率補(bǔ)償裝置具有的單相電壓型交直流轉(zhuǎn)換電路的 簡(jiǎn)要構(gòu)成圖。
[001引圖4是本發(fā)明的靜止型無(wú)功功率補(bǔ)償裝置具有的單相電壓型交直流轉(zhuǎn)換電路的 簡(jiǎn)要構(gòu)成圖。
[0019] 圖5是本發(fā)明的靜止型無(wú)功功率補(bǔ)償裝置具有的單相電壓型交直流轉(zhuǎn)換電路內(nèi) 的單相交流濾波電路和單相電壓型交直流轉(zhuǎn)換部的簡(jiǎn)要構(gòu)成圖。
[0020] 圖6是從本發(fā)明的靜止型無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的交流端子觀察的等效電路。
[0021] 圖7是說(shuō)明本發(fā)明的靜止型無(wú)功功率補(bǔ)償裝置具有的指令值運(yùn)算電路的圖。
[0022] 圖8是說(shuō)明本發(fā)明的靜止型無(wú)功功率補(bǔ)償裝置具有的指令值運(yùn)算電路的圖。
[0023] 圖9是說(shuō)明本發(fā)明的靜止型無(wú)功功率補(bǔ)償裝置具有的指令值運(yùn)算電路的圖。
[0024] 圖10是說(shuō)明本發(fā)明的靜止型無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的直流電壓和無(wú)功功率的同時(shí)控 制的圖。
[0025] 圖11是本發(fā)明的靜止型無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的簡(jiǎn)要構(gòu)成圖。
[0026] 圖12是本發(fā)明的靜止型無(wú)功功率補(bǔ)償裝置具有的相位差生成電路的簡(jiǎn)要構(gòu)成 圖。
[0027] 圖13是本發(fā)明的靜止型無(wú)功功率補(bǔ)償裝