專利名稱:變壓器無功補(bǔ)償器的脈寬調(diào)制專用控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及的是一種電氣技術(shù)領(lǐng)域的裝置,具體地說,是一種變壓器無功補(bǔ)償器的脈寬調(diào)制專用控制器。
背景技術(shù):
目前,絕大多數(shù)的基于變壓器多重化結(jié)構(gòu)的靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器設(shè)備或多逆變單元串聯(lián)、并聯(lián)工作方式的靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器,大都采用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)或單片機(jī)等流水線處理方式的控制器作為其主控制單元,但是這些流水線處理方式的控制器會(huì)給STATCOM(靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器)裝置帶來以下問題基于變壓器多重化結(jié)構(gòu)的STATCOM設(shè)備往往需要大量單相逆變?nèi)珮蜉敵鲭妷夯螂娏鳢B加,以得到設(shè)計(jì)需求的輸出電壓或電流,而這樣的結(jié)構(gòu)往往需要大量的全控功率開關(guān)元件協(xié)同工作。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn),栗春,高輝和石建民等發(fā)表的“基于DSP的靜止同步補(bǔ)償器脈沖發(fā)生器及控制器的設(shè)計(jì)”,電力系統(tǒng)自動(dòng)化,23(13),1997年03期,pp.26-29),就以四重化結(jié)構(gòu)的靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器為例,該靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器裝置需要48只全控功率開關(guān)協(xié)同工作,這也意味著在任意時(shí)刻主控制器需要產(chǎn)生48路控制信號(hào),而且還不包括同時(shí)處理這些全控功率開關(guān)的保護(hù)裝置的48路反饋信號(hào)等。值得注意的是作為動(dòng)態(tài)無功功率發(fā)生器的靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器,其控制精度要求較高,一般要求達(dá)到0.01°(電網(wǎng)工頻50Hz)——約為1.667us。對(duì)于只能進(jìn)行流水線處理操作方式的處理器(例如DSP、單片機(jī)等)而言,在如此短暫的時(shí)間內(nèi)完成眾多控制量的生成和其它反饋信號(hào)的處理幾乎是不可能的,盡管隨著處理器計(jì)算速率的進(jìn)一步提高,可縮小其不利影響,但隨著靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備電壓等級(jí)和容量的大幅提升,其功率開關(guān)元件的數(shù)目也將大幅增加,該措施也將顯得無能為力。在實(shí)際運(yùn)行中上述問題往往會(huì)導(dǎo)致靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的輸出電壓和輸出電流的暫態(tài)不對(duì)稱,從而導(dǎo)致靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備輸出無功功率精度的較低,嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生暫態(tài)過電流、暫態(tài)過電壓的故障而停止運(yùn)行,甚至發(fā)生無功補(bǔ)償設(shè)備損壞事故。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提出一種變壓器無功補(bǔ)償器的脈寬調(diào)制專用控制器,使其充分利用FPGA器件的事件并行處理能力和高速數(shù)據(jù)處理能力,實(shí)現(xiàn)大量脈寬調(diào)制信號(hào)控制量的生成、保護(hù)反饋信號(hào)的處理和同步信號(hào)的生成及處理等功能,消除目前處理器由于流水線處理事件的模式,而導(dǎo)致靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置輸出無功功率精度降低的問題和潛在的暫態(tài)過電流或暫態(tài)過電壓?jiǎn)栴}。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的,本發(fā)明包括同步過零信號(hào)控制器、觸發(fā)控制字生成器、ABC三相觸發(fā)脈沖控制器、ABC三相故障信號(hào)控制器和故障信號(hào)處理器,它們之間是通過控制和數(shù)據(jù)信號(hào)的相互傳遞來實(shí)現(xiàn)的,在同步過零信號(hào)控制器向觸發(fā)控制字生成器發(fā)送同步過零信號(hào)后,觸發(fā)控制字生成器接收來自上位處理器的控制參數(shù),同時(shí)根據(jù)這些控制參數(shù)生成觸發(fā)控制字,并向ABC三相觸發(fā)脈沖控制器發(fā)送觸發(fā)控制字和相應(yīng)的同步過零信號(hào);ABC三相觸發(fā)脈沖控制器在接收到觸發(fā)控制字和相應(yīng)的同步過零信號(hào)后,向ABC三相故障信號(hào)控制器發(fā)送ABC三相脈沖觸發(fā)信號(hào);故障信號(hào)處理器分析設(shè)備故障反饋信號(hào),并向ABC三相故障信號(hào)控制器發(fā)送觸發(fā)脈沖封鎖或解除信號(hào),同時(shí)向上位處理器發(fā)送設(shè)備故障狀態(tài)字;ABC三相故障信號(hào)控制器接收ABC三相脈沖觸發(fā)信號(hào),并根據(jù)由故障信號(hào)處理器發(fā)送的脈沖封鎖或解除信號(hào),判斷是否向外部IGBT驅(qū)動(dòng)單元發(fā)送ABC三相脈沖觸發(fā)信號(hào);同步過零信號(hào)控制器為STATCOM設(shè)備提供同步過零信號(hào)和過零中斷申請(qǐng)信號(hào),使得STATCOM設(shè)備的輸出電壓與系統(tǒng)電壓保持同步;觸發(fā)控制字生成器生成各個(gè)單相逆變單元的觸發(fā)脈沖控制字,這些觸發(fā)脈沖控制字是各個(gè)IGBT觸發(fā)脈沖信號(hào)形成的根據(jù);ABC三相觸發(fā)脈沖控制器根據(jù)觸發(fā)脈沖控制字形成各個(gè)IGBT觸發(fā)脈沖信號(hào);ABC三相故障信號(hào)控制器實(shí)現(xiàn)正常工況下輸出IGBT觸發(fā)脈沖信號(hào)和故障工況下封鎖各個(gè)IGBT觸發(fā)脈沖信號(hào)前向通道的功能,以實(shí)現(xiàn)STATCOM設(shè)備故障停機(jī)的功能;故障信號(hào)處理器實(shí)現(xiàn)STATCOM故障工況的判別、故障中斷信號(hào)的生成及IGBT觸發(fā)脈沖信號(hào)前向通道的封鎖。
所述的同步過零信號(hào)控制器,由同步變壓器、低通濾波器、電壓比較器和相位調(diào)理器構(gòu)成,它們之間按照數(shù)據(jù)流的方向而依次連接和作用的,電網(wǎng)的正弦交流信號(hào)通過同步變壓器變?yōu)橥辔环禐椤?2V的正弦交流信號(hào),該信號(hào)由同步變壓器的輸出端進(jìn)入低通濾波器的輸入端,低通濾波器完成對(duì)±12V的正弦交流信號(hào)的低通濾波功能后,輸出極為穩(wěn)定的±12V工頻正弦交流同步信號(hào),該信號(hào)輸入到電壓比較器的同相端,而電壓比較器的反相端接模擬信號(hào)地,電壓比較器的輸出信號(hào)輸入到相位調(diào)理器,相位調(diào)理器將根據(jù)系統(tǒng)要求調(diào)整方波邏輯信號(hào)的相位,使其相位上符合STATCOM需求的同步過零信號(hào),相位調(diào)理器在完成對(duì)方波邏輯信號(hào)的相位調(diào)整后,將向觸發(fā)控制字生成器發(fā)送相應(yīng)的同步過零信號(hào)。
所述的電壓比較器的輸出信號(hào)是緊隨±12V正弦交流同步信號(hào)交變的方波邏輯信號(hào),該信號(hào)與需求的同步過零信號(hào)在相位上存在著相位差。
所述的觸發(fā)控制字生成器,實(shí)現(xiàn)各單相逆變?nèi)珮蛑懈鱅GBT的導(dǎo)通、關(guān)斷控制字生成的功能模塊,這些控制字為各單相逆變?nèi)珮蛑懈鱅GBT的導(dǎo)通、關(guān)斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)的生成提供參考和依據(jù)。
所述的ABC三相觸發(fā)脈沖控制器,根據(jù)各IGBT導(dǎo)通、關(guān)斷控制字實(shí)現(xiàn)相對(duì)應(yīng)IGBT導(dǎo)通、關(guān)斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成的功能模塊,該功能模塊共分為A、B、C三相觸發(fā)脈沖控制器,分別控制生成對(duì)應(yīng)相位的單相逆變?nèi)珮騃GBT所需的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
所述的ABC三相故障信號(hào)控制器,共分為A、B、C三相故障信號(hào)控制器,實(shí)現(xiàn)靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器設(shè)備故障保護(hù)功能,該故障信號(hào)控制器模塊通過在設(shè)備故障條件下封鎖所有IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)的方式來實(shí)現(xiàn)設(shè)備保護(hù)的目的。
所述的故障信號(hào)處理器,由故障反饋信號(hào)識(shí)別器、脈沖封鎖信號(hào)生成器和故障復(fù)位控制器構(gòu)成,它們之間根據(jù)數(shù)據(jù)流的方向而相互作用的,具體的數(shù)據(jù)流程分為兩種,一是故障信號(hào)判斷、控制流程;二是故障復(fù)位判斷、控制流程。在故障信號(hào)判斷、控制流程中,故障反饋信號(hào)字始終輸入到故障反饋信號(hào)識(shí)別器中,故障反饋信號(hào)識(shí)別器將鎖存故障反饋信號(hào)字,當(dāng)STATCOM設(shè)備發(fā)生故障時(shí),相應(yīng)的故障反饋信號(hào)字將發(fā)生跳變,此時(shí)故障反饋信號(hào)識(shí)別器將識(shí)別到STATCOM設(shè)備的故障狀況,并根據(jù)故障狀況向脈沖封鎖信號(hào)生成器和故障復(fù)位控制器發(fā)送故障發(fā)生報(bào)警信號(hào);脈沖封鎖信號(hào)生成器接收到故障發(fā)生報(bào)警信號(hào)后立即產(chǎn)生觸發(fā)脈沖封鎖信號(hào),并向ABC三相故障信號(hào)控制器發(fā)送該觸發(fā)脈沖封鎖信號(hào);故障復(fù)位控制器接收到故障發(fā)生報(bào)警信號(hào)后,立即向上位處理器發(fā)送故障處理中斷申請(qǐng)信號(hào)。在故障復(fù)位判斷、控制流程中,當(dāng)STATCOM設(shè)備的故障排除以后,上位處理器將向故障復(fù)位控制器發(fā)送故障復(fù)位信號(hào),故障復(fù)位控制器接收到故障復(fù)位信號(hào)后,將向脈沖封鎖信號(hào)生成器發(fā)送觸發(fā)脈沖封鎖解除信號(hào),同時(shí)向故障反饋信號(hào)識(shí)別器發(fā)送故障狀態(tài)字清除信號(hào);脈沖封鎖信號(hào)生成器在接收到觸發(fā)脈沖封鎖解除信號(hào)后立即產(chǎn)生觸發(fā)脈沖封鎖解除信號(hào),并向ABC三相故障信號(hào)控制器發(fā)送該觸發(fā)脈沖封鎖解除信號(hào);故障反饋信號(hào)識(shí)別器接收到故障狀態(tài)字清除信號(hào)后立即清除鎖存的故障反饋信號(hào)字,使其輸入的狀態(tài)字為故障排除后的故障反饋信號(hào)字。
根據(jù)數(shù)據(jù)流的方向,分析本發(fā)明的工作原理,即電網(wǎng)同步電壓經(jīng)同步變壓器后變成幅值為±12伏的同步電壓信號(hào),該同步電壓信號(hào)發(fā)送到由電阻和電容構(gòu)成的一階低通濾波器(截至頻率≤10Hz)后,發(fā)送到電壓比較器形成占空比為50%的方波信號(hào),該信號(hào)與對(duì)應(yīng)的電網(wǎng)電壓同步,但在相位上滯后一定的角度,該滯后角度由低通濾波器的電阻和電容的參數(shù)所決定,因此相位調(diào)理器將根據(jù)低通濾波器的電阻和電容的參數(shù)來調(diào)節(jié)同步過零脈沖信號(hào)的相位,使得該同步過零脈沖信號(hào)與電網(wǎng)電壓相位一致。與此同時(shí)該同步過零信號(hào)控制器根據(jù)調(diào)理后的同步過零脈沖信號(hào)產(chǎn)生過零中斷信號(hào),并向上位處理器發(fā)送過零中斷信號(hào)。上位處理器在過零同步信號(hào)的上升沿到來前,把STATCOM運(yùn)行中關(guān)鍵的三個(gè)控制參數(shù)(靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器輸出功角δ、單相逆變?nèi)珮驕蠼铅梁蛦蜗嗄孀內(nèi)珮虻膶?dǎo)通角θ)發(fā)送至觸發(fā)控制字生成器。當(dāng)過零同步信號(hào)的上升沿到來時(shí),觸發(fā)控制字生成器按照設(shè)計(jì)的控制規(guī)律生成ABC三相各逆變單元的觸發(fā)控制字,并同時(shí)把這些觸發(fā)控制字發(fā)送給ABC三相觸發(fā)脈沖控制器。A、B和C相觸發(fā)脈沖控制器工作原理和方式是一致的,以A相觸發(fā)脈沖控制器為例,當(dāng)觸發(fā)控制字生成器發(fā)送至A相觸發(fā)脈沖控制器的A相同步過零信號(hào)上升沿到來時(shí),A相觸發(fā)脈沖控制器內(nèi)部的計(jì)數(shù)器則開始計(jì)數(shù)(計(jì)數(shù)頻率為3MHz),當(dāng)該計(jì)數(shù)值與A相某一單相逆變?nèi)珮虻挠|發(fā)控制字相同時(shí),觸發(fā)脈沖控制器將向該單相逆變?nèi)珮虬l(fā)送導(dǎo)通或關(guān)斷信號(hào)。當(dāng)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值達(dá)到設(shè)計(jì)的最大值時(shí)(要求保證該計(jì)數(shù)值能夠覆蓋該相所有觸發(fā)控制字)該計(jì)數(shù)值將清零,并保持零值,一直到下一個(gè)A相同步過零信號(hào)上升沿的到來才開始重新計(jì)數(shù)。其它B、C相可根據(jù)上述工作原理推得。
上述工作過程和原理是基于靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器處于正常運(yùn)行工況下進(jìn)行的,但是當(dāng)靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器處于故障運(yùn)行工況時(shí),為了防止靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器故障的進(jìn)一步擴(kuò)大,甚至發(fā)生設(shè)備損壞事故,故障信號(hào)處理器和ABC三相故障信號(hào)控制器將采取一定的故障處理措施以確保設(shè)備的安全,根據(jù)故障處理的數(shù)據(jù)流可分析其工作原理,即當(dāng)靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí),由外部IGBT觸發(fā)系統(tǒng)反饋給故障反饋信號(hào)識(shí)別器的所有故障信號(hào)一直為高電平;當(dāng)某些或某個(gè)IGBT處于短路運(yùn)行狀態(tài)時(shí),其相應(yīng)的故障反饋信號(hào)將變?yōu)榈碗娖?。此時(shí)故障反饋信號(hào)識(shí)別器將根據(jù)該故障反饋信號(hào)識(shí)別靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器逆變系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),并編制相應(yīng)的故障狀態(tài)字以供上位處理器和脈沖封鎖信號(hào)生成器來識(shí)別,當(dāng)脈沖封鎖信號(hào)生成器識(shí)別到該故障反饋信號(hào)后,將立即生成脈沖封鎖信號(hào),并向ABC三相故障信號(hào)控制器發(fā)送該脈沖封鎖信號(hào),此時(shí)ABC三相故障信號(hào)控制器將立即封鎖所有的觸發(fā)脈沖前向通道,實(shí)現(xiàn)靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備的故障停機(jī)目的;當(dāng)靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器逆變系統(tǒng)的短路故障排除后,運(yùn)行人員通過上位處理器向故障復(fù)位控制器發(fā)送復(fù)位重啟動(dòng)信號(hào),當(dāng)故障復(fù)位控制器確認(rèn)復(fù)位重啟動(dòng)信號(hào)后,它將向脈沖封鎖信號(hào)生成器發(fā)送觸發(fā)脈沖封鎖解除信號(hào)至ABC三相故障信號(hào)控制器,此時(shí)ABC三相故障信號(hào)控制器將同時(shí)解除觸發(fā)脈沖封鎖信號(hào),使得靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器逆變系統(tǒng)各單相逆變的觸發(fā)脈沖信號(hào)得以前向輸送至外部IGBT觸發(fā)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償系統(tǒng)重新啟動(dòng)的目的。
當(dāng)靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器的逆變單元具有大量的功率開關(guān)元件協(xié)同運(yùn)行時(shí),本發(fā)明可以確保所有開關(guān)元件同時(shí)觸發(fā)或關(guān)斷,并消除由于流水線處理結(jié)構(gòu)引起的觸發(fā)延時(shí)和觸發(fā)差異,這將大大提高靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置輸出無功功率精度,并消除由觸發(fā)延時(shí)和觸發(fā)差異引起的STATCOM暫態(tài)過電流或暫態(tài)過電壓?jiǎn)栴},極大地提高靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時(shí)本發(fā)明對(duì)于故障信號(hào)的集中處理方式,對(duì)基于變壓器多重化靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備故障后處理和保護(hù)及其有利,對(duì)于防止故障擴(kuò)大具有重要意義。本發(fā)明不僅適用于基于變壓器多重化靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備,同樣適用于具有多重化結(jié)構(gòu)的電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)。
圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為本發(fā)明單相逆變?nèi)珮虻耐負(fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作原理圖。
圖3為本發(fā)明的四重化技術(shù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)原理圖。
圖4為本發(fā)明的四重化技術(shù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)A相輸出電壓波形迭加原理圖。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合本發(fā)明的內(nèi)容提供以下實(shí)施例圖1中α為每一相的單項(xiàng)全橋相互間的滯后角——一般有α=15°和20°;θ為單相逆變?nèi)珮虻妮敵鲭妷好}沖寬度——一般有θ=120°;δ為靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器輸出功角——一般在[-10°,+10°]。
圖2中S1~S4為單相逆變?nèi)珮虻母鞴β书_關(guān);R1~R4,C1~C4為各功率開關(guān)的阻容突波吸收元件;T為單相逆變單元輸出曲折變壓器(中頻變壓器),原副邊變比為k;Cdc為直流側(cè)電壓支撐電解電容;Ux為單相逆變?nèi)珮虻妮敵鲭妷骸?br>
脈寬調(diào)制為觸發(fā)信號(hào)參考波形。
圖3中A0°、A15°、A30°、A45°分別為A相各個(gè)單相逆變?nèi)珮?;B0°、B15°、B30°、B45°分別為B相各個(gè)單相逆變?nèi)珮?;C0°、C15°、C30°、C45°分別為A相各個(gè)單相逆變?nèi)珮颍籚AB、VBC、VBC分別為STATCOM裝置的輸出線電壓--VAB=VA0+VA15+VA30+VA45-VA30-VA45--VBC=VB0+VB15+VB30+VB45-VC30-VC45--VCA=VC0+VC15+VC30+VC45-VA30-VA45VS為電力系統(tǒng)電壓;
Vdc為直流側(cè)直流電壓;iI為STATCOM裝置的輸出電流;L為STATCOM裝置的濾波電抗——一般取裝置短路容量的15%左右。
圖4中VA0、VA15、VA30、VA45分別為A相各個(gè)逆變?nèi)珮蛳鄬?duì)應(yīng)的輸出電壓——它們分別滯后α=15°或20°,其它B、C相依次類推。
VSAB為電力系統(tǒng)AB相線電壓;其它參考圖1、2、3。
如圖1所示,本發(fā)明包括同步過零信號(hào)控制器、觸發(fā)控制字生成器、ABC三相觸發(fā)脈沖控制器、ABC三相故障信號(hào)控制器和故障信號(hào)處理器,同步過零信號(hào)控制器向觸發(fā)控制字生成器發(fā)送同步過零信號(hào),與此同時(shí)觸發(fā)控制字生成器接收來自上位處理器的控制參數(shù)(α各單相逆變?nèi)珮虻囊葡嘟?,一般采?5弧度、θ為單相逆變?nèi)珮虻膶?dǎo)通角一般采用120弧度、δ為STATCOM設(shè)備的輸出功角一般變化范圍為-10弧度至+10弧度),并根據(jù)這些控制參數(shù)生成觸發(fā)控制字,并隨即向ABC三相觸發(fā)脈沖控制器發(fā)送觸發(fā)控制字和相應(yīng)的同步過零信號(hào);ABC三相觸發(fā)脈沖控制器接收到觸發(fā)控制字和相應(yīng)的同步過零信號(hào)后,立即生成相應(yīng)的ABC三相觸發(fā)脈沖信號(hào),并向ABC三相故障信號(hào)控制器發(fā)送相應(yīng)的ABC三相脈沖觸發(fā)信號(hào);與此同時(shí)故障信號(hào)處理器分析STATCOM設(shè)備故障反饋信號(hào),并向ABC三相故障信號(hào)控制器發(fā)送觸發(fā)脈沖封鎖或解除信號(hào),同時(shí)向上位處理器發(fā)送設(shè)備故障狀態(tài)字;ABC三相故障信號(hào)控制器接收ABC三相脈沖觸發(fā)信號(hào),并根據(jù)由故障信號(hào)處理器發(fā)送的脈沖封鎖或解除信號(hào),判斷是否向外部IGBT驅(qū)動(dòng)單元發(fā)送ABC三相脈沖觸發(fā)信號(hào)。
所述的同步過零信號(hào)控制器,由同步變壓器、低通濾波器、電壓比較器和相位調(diào)理器構(gòu)成,其中同步變壓器是輸入為380V,輸出為12V的交流同步變壓器;低通濾波器是由電阻和電容構(gòu)成的RC低通濾波器,其截止頻率為100Hz;電壓比較器是由LM319構(gòu)成的高精度電壓比較器;相位調(diào)理器由大規(guī)??删幊踢壿嬏幚砥?FPGA)作為硬件載體和硬件描述語言(VHDL)為軟件載體所構(gòu)成的相位超前或滯后調(diào)理器。該同步過零信號(hào)的形成由以下步驟構(gòu)成,電網(wǎng)380VAC經(jīng)380V/12V交流同步變壓器轉(zhuǎn)換后變成有效值為12V的交流同步正弦信號(hào),該正弦信號(hào)輸入到RC低通濾波器,濾除交流同步正弦信號(hào)中較高的諧波成分,使RC低通濾波器的輸出為極為穩(wěn)定的工頻交流同步信號(hào),該工頻交流同步信號(hào)輸入到由LM319構(gòu)成的高精度電壓比較器的同相輸入端,而其反相輸入端接模擬信號(hào)地,這樣高精度電壓比較器的輸出將變成緊緊跟隨工頻交流同步信號(hào)過零交變的同步邏輯信號(hào),即當(dāng)工頻交流同步信號(hào)小于模擬信號(hào)地時(shí),該邏輯信號(hào)為低(‘0’);當(dāng)工頻交流同步信號(hào)大于模擬信號(hào)地時(shí),該邏輯信號(hào)為高(‘1’);由于基于多重化結(jié)構(gòu)STATCOM對(duì)于參考過零相位有特別要求,因此需要對(duì)該同步邏輯信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)整,此時(shí)同步邏輯信號(hào)輸入到相位調(diào)理器中,相位調(diào)理器將根據(jù)STATCOM系統(tǒng)要求調(diào)整同步邏輯信號(hào)的相位,本發(fā)明以四重化的STATCOM為例,其過零同步參考相位需要超求相應(yīng)的電網(wǎng)電壓相60弧度,因此相位調(diào)理器將過零同步參考相位向前調(diào)整60弧度。該同步過零信號(hào)控制器模塊實(shí)現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)電壓的過零同步點(diǎn)進(jìn)行跟蹤,并為靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器輸出電壓的同步并網(wǎng)提供參考相位。
所述的觸發(fā)控制字生成器,實(shí)現(xiàn)各單相逆變?nèi)珮蛑懈鱅GBT的導(dǎo)通、關(guān)斷控制字生成的功能模塊,這些控制字為各單相逆變?nèi)珮蛑懈鱅GBT的導(dǎo)通、關(guān)斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)的生成提供參考和依據(jù)。
所述的ABC三相觸發(fā)脈沖控制器,根據(jù)各IGBT導(dǎo)通、關(guān)斷控制字實(shí)現(xiàn)相對(duì)應(yīng)IGBT導(dǎo)通、關(guān)斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成的功能模塊,該功能模塊共分為A、B、C三相觸發(fā)脈沖控制器,分別控制生成對(duì)應(yīng)相位的單相逆變?nèi)珮騃GBT所需的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
所述的ABC三相故障信號(hào)控制器,實(shí)現(xiàn)靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器設(shè)備故障保護(hù)功能,該三相故障信號(hào)控制器模塊通過在設(shè)備故障條件下封鎖所有IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)的方式來實(shí)現(xiàn)設(shè)備保護(hù)的目的。
所述的故障信號(hào)處理器,由故障反饋信號(hào)識(shí)別器、脈沖封鎖信號(hào)生成器和故障復(fù)位控制器構(gòu)成,它們的連接方式是根據(jù)數(shù)據(jù)流的方向而確定的,具體的數(shù)據(jù)流程分為兩種,一是故障信號(hào)判斷、控制流程;二是故障復(fù)位判斷、控制流程。根據(jù)故障信號(hào)判斷、控制流程可知,故障反饋信號(hào)字始終輸入到故障反饋信號(hào)識(shí)別器中,故障反饋信號(hào)識(shí)別器將鎖存故障反饋信號(hào)字,當(dāng)STATCOM設(shè)備發(fā)生故障時(shí),相應(yīng)的故障反饋信號(hào)字將發(fā)生跳變,此時(shí)故障反饋信號(hào)識(shí)別器將識(shí)別到STATCOM設(shè)備的故障狀況,并根據(jù)故障狀況向脈沖封鎖信號(hào)生成器和故障復(fù)位控制器發(fā)送故障發(fā)生報(bào)警信號(hào);脈沖封鎖信號(hào)生成器接收到故障發(fā)生報(bào)警信號(hào)后立即產(chǎn)生觸發(fā)脈沖封鎖信號(hào),并向ABC三相故障信號(hào)控制器發(fā)送該觸發(fā)脈沖封鎖信號(hào);故障復(fù)位控制器接收到故障發(fā)生報(bào)警信號(hào)后,立即向上位處理器發(fā)送故障處理中斷申請(qǐng)信號(hào)。根據(jù)故障復(fù)位判斷、控制流程可知,當(dāng)STATCOM設(shè)備的故障排除以后,上位處理器將向故障復(fù)位控制器發(fā)送故障復(fù)位信號(hào),故障復(fù)位控制器接收到故障復(fù)位信號(hào)后,將向脈沖封鎖信號(hào)生成器發(fā)送觸發(fā)脈沖封鎖解除信號(hào),同時(shí)向故障反饋信號(hào)識(shí)別器發(fā)送故障狀態(tài)字清除信號(hào);脈沖封鎖信號(hào)生成器在接收到觸發(fā)脈沖封鎖解除信號(hào)后立即產(chǎn)生觸發(fā)脈沖封鎖解除信號(hào),并向ABC三相故障信號(hào)控制器發(fā)送該觸發(fā)脈沖封鎖解除信號(hào);故障反饋信號(hào)識(shí)別器接收到故障狀態(tài)字清除信號(hào)后立即清除鎖存的故障反饋信號(hào)字,使其輸入的狀態(tài)字為故障排除后的故障反饋信號(hào)字。該故障信號(hào)處理器模塊主要實(shí)現(xiàn)靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器設(shè)備故障的檢測(cè)、判斷、保護(hù)和反饋功能。以四重化STATCOM為例,其輸入的故障反饋信號(hào)字由48只功率開關(guān)(12只逆變?nèi)珮颉?只功率開關(guān)/逆變?nèi)珮颍?8只功率開關(guān))的故障信號(hào)、直流側(cè)過電壓故障信號(hào)、系統(tǒng)過電流故障和系統(tǒng)過熱故障信號(hào)等構(gòu)成,正常時(shí)這些反饋信號(hào)為邏輯高(‘1’),故障時(shí)這些反饋信號(hào)為邏輯低(‘0’);其它控制信號(hào)都可于其它類型STATCOM的控制信號(hào)通用。該模塊主要實(shí)現(xiàn)靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器設(shè)備故障的檢測(cè)、判斷、保護(hù)和反饋功能。
同步過零信號(hào)控制器由380V/12V的同步變壓器、電阻(300歐姆)和電容(33微法)構(gòu)成的低通濾波器、LM319構(gòu)成的高精度電壓比較器和大規(guī)??删幊踢壿嬏幚砥鳛橛布d體、VHDL語言為軟件載體編制的相位調(diào)理器等構(gòu)成。
觸發(fā)控制字生成器由大規(guī)??删幊踢壿嬏幚砥鳛橛布d體、VHDL語言為軟件載體構(gòu)成。
觸發(fā)控制字生成器由大規(guī)??删幊踢壿嬏幚砥鳛橛布d體、VHDL語言為軟件載體構(gòu)成。
ABC三相故障信號(hào)控制器由大規(guī)??删幊踢壿嬏幚砥鳛橛布d體、VHDL語言為軟件載體構(gòu)成。
故障信號(hào)處理器由大規(guī)??删幊踢壿嬏幚砥鳛橛布d體、VHDL語言為軟件載體構(gòu)成。
其中相位調(diào)理器、觸發(fā)控制字生成器、觸發(fā)控制字生成器、ABC三相故障信號(hào)控制器和故障信號(hào)處理器集成在一塊大規(guī)??删幊踢壿嬏幚砥髦?,用VHDL語言編制而成。該大規(guī)??删幊踢壿嬏幚砥鳛槊绹?guó)Altera公司Cyclone系列的EPC6Q240-8大規(guī)??删幊踢壿嬏幚砥?,其軟件編譯環(huán)境為美國(guó)Altera公司Quartus4.2。
根據(jù)靜止動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器(STATCOM或ASVG)的工作原理可知,其輸出無功功率Q為Q=US2Rsin2δ---(1)]]>其中R為STATCOM裝置的等效電阻,該阻值大小表征STATCOM裝置能量轉(zhuǎn)換效率大小,一般取值較小(<0.01Ω)。由于本實(shí)用新型STATCOM裝置輸出無功功率Q對(duì)功角δ變化特別敏感,功角δ的變化范圍一般為[-10°,+10°],因此對(duì)STATCOM裝置的功角調(diào)節(jié)要求較高的精度。
如圖2所示,為某單相逆變?nèi)珮虻拈_關(guān)時(shí)序圖,根據(jù)該時(shí)序圖可以得知任何一個(gè)單相逆變?nèi)珮蚋鞴β书_關(guān)(S1、S2、S3和S4)的觸發(fā)規(guī)律和其輸出電壓Ux的調(diào)制規(guī)律。設(shè)A相第n(0,1,2或3)個(gè)單相逆變?nèi)珮蛞笥|發(fā),則該單相逆變?nèi)珮蛳鄬?duì)與系統(tǒng)A相同步過零信號(hào)的所有功率開關(guān)導(dǎo)通、關(guān)斷控制字(觸發(fā)控制字)為Ton(S1)=δ+n·αToff(S1)=δ+n·α+πTon(S3)=δ+n·α+(π-θ)+πToff(S3)=δ+n·α+(π-θ)+2πTon(S2)=δ+n·α+πToff(S2)=δ+n·α+2πTon(S4)=δ+n·α+(π-θ)Toff(S4)=δ+n·α+(π-θ)---(2)]]>其中,S1和S4構(gòu)成正向電壓輸出回路;S2和S3構(gòu)成反相電壓輸出回路。因此該單相逆變單元的輸出電壓(周期為2π)表達(dá)式為Ux=0nα≤t<δ+(π-θ)+nα+k·Udcδ+(π-θ)+nα≤t<δ+π+nα0δ+π+nα≤t<δ+π+(π-θ)+nα-k·Udcδ+π+(π-θ)+nα≤t<δ+2π+nα--(3)]]>該輸出電壓波形通過傅立葉變換可得基波(工頻50Hz)電壓的表達(dá)式
Ux=4πkUdcsinθ2sin[wt-(δ+(π-θ)2+nα)]---(4)]]>如圖3所示的四重STATCOM,可分析其輸出線電壓的迭加原理,顯然UAB、UBC、UCA分別為四重化迭加后的線電壓波形如圖4所示,可以看出迭加后四重化STATCOM輸出線電壓(如圖4所示的線電壓UAB為例)波形,是一個(gè)較為接近正弦波形的迭加階梯波,通過對(duì)該波形的傅立葉分析可知,該迭加波形的畸變率較低(<5%)符合電壓畸變率小于5%的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)各單相電壓表達(dá)式(4)的迭加可得四重STATCOM輸出線電壓基波的數(shù)學(xué)表達(dá)式,UAB(t)=163πk·cosα2sinθ2Udcsin(wt-δ-π-θ+α2)UBC=(t)=163πk·cosα2sinθ2Udcsin(wt-δ-π-θ+α2-2π3)UCA(t)=163πk·cosα2sinθ2Udcsin(wt-δ-π-θ+α2+2π3)---(5)]]>顯然,上位處理器只需向觸發(fā)控制字生成器發(fā)送三個(gè)控制量——滯后角α、輸出功角δ和單相逆變?nèi)珮驅(qū)ń铅龋瑒t觸發(fā)控制字生成器將可根據(jù)公式(2)生成各單相逆變?nèi)珮虻挠|發(fā)控制字。當(dāng)觸發(fā)控制字生成器完成觸發(fā)控制字工作后,立即向ABC三相觸發(fā)脈沖控制器發(fā)送這些觸發(fā)控制字,當(dāng)ABC三相觸發(fā)脈沖控制器接收到這些觸發(fā)控制字后,在各相同步過零信號(hào)上升沿到來時(shí)刻,把各單相逆變?nèi)珮虻挠|發(fā)控制字鎖存到鎖存器中,并開始各相內(nèi)部計(jì)數(shù)器(計(jì)數(shù)頻率為3MHz)的增值計(jì)數(shù)工作,當(dāng)該相計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值與某逆變?nèi)珮騿卧挠|發(fā)控制字(導(dǎo)通或關(guān)斷觸發(fā)控制字)相同時(shí),該相觸發(fā)脈沖控制器將向A相故障信號(hào)控制器發(fā)送該單相逆變?nèi)珮蚋鱅GBT模塊的觸發(fā)信號(hào),此后故障信號(hào)控制器將根據(jù)故障信號(hào)處理器發(fā)出的脈沖封鎖信號(hào)(高或低)決定是否向前向IGBT驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)送觸發(fā)信號(hào),當(dāng)故障信號(hào)處理器發(fā)出的脈沖封鎖信號(hào)為高時(shí),意味著STATCOM的逆變系統(tǒng)不存在短路故障;當(dāng)故障信號(hào)處理器發(fā)出的脈沖封鎖信號(hào)為低時(shí),意味著STATCOM的逆變系統(tǒng)存在短路故,ABC三相故障信號(hào)控制器將封鎖各單相逆變單元的觸發(fā)信號(hào)。當(dāng)STATCOM故障后發(fā)生,并且該故障已經(jīng)被排除,STATCOM控制系統(tǒng)將復(fù)位重啟脈寬調(diào)制專用控制器,此時(shí)故障信號(hào)處理器將響應(yīng)該復(fù)位重啟信號(hào),并解除它所發(fā)出的脈沖封鎖信號(hào),并置位為高電平。
權(quán)利要求
1.一種變壓器無功補(bǔ)償器的脈寬調(diào)制專用控制器,包括同步過零信號(hào)控制器、觸發(fā)控制字生成器、ABC三相觸發(fā)脈沖控制器、ABC三相故障信號(hào)控制器和故障信號(hào)處理器,其特征在于,它們之間是通過控制和數(shù)據(jù)信號(hào)的相互傳遞來實(shí)現(xiàn)的,在同步過零信號(hào)控制器向觸發(fā)控制字生成器發(fā)送同步過零信號(hào)后,觸發(fā)控制字生成器接收來自上位處理器的控制參數(shù),同時(shí)根據(jù)這些控制參數(shù)生成觸發(fā)控制字,并向ABC三相觸發(fā)脈沖控制器發(fā)送觸發(fā)控制字和相應(yīng)的同步過零信號(hào);ABC三相觸發(fā)脈沖控制器在接受到觸發(fā)控制字和相應(yīng)的同步過零信號(hào)后,向ABC三相故障信號(hào)控制器發(fā)送ABC三相脈沖觸發(fā)信號(hào);故障信號(hào)處理器分析設(shè)備故障反饋信號(hào),并向ABC三相故障信號(hào)控制器發(fā)送觸發(fā)脈沖封鎖或解除信號(hào),同時(shí)向上位處理器發(fā)送設(shè)備故障狀態(tài)字;ABC三相故障信號(hào)控制器接收ABC三相脈沖觸發(fā)信號(hào),并根據(jù)由故障信號(hào)處理器發(fā)送的脈沖封鎖或解除信號(hào),判斷是否向外部IGBT驅(qū)動(dòng)單元發(fā)送ABC三相脈沖觸發(fā)信號(hào);同步過零信號(hào)控制器為STATCOM設(shè)備提供同步過零信號(hào)和過零中斷申請(qǐng)信號(hào),使得STATCOM設(shè)備的輸出電壓與系統(tǒng)電壓保持同步;觸發(fā)控制字生成器生成各個(gè)單相逆變單元的觸發(fā)脈沖控制字,這些觸發(fā)脈沖控制字是各個(gè)IGBT觸發(fā)脈沖信號(hào)形成的根據(jù);ABC三相觸發(fā)脈沖控制器根據(jù)觸發(fā)脈沖控制字形成各個(gè)IGBT觸發(fā)脈沖信號(hào);ABC三相故障信號(hào)控制器實(shí)現(xiàn)正常工況下輸出IGBT觸發(fā)脈沖信號(hào)和故障工況下封鎖各個(gè)IGBT觸發(fā)脈沖信號(hào)前向通道的功能,以實(shí)現(xiàn)STATCOM設(shè)備故障停機(jī)的功能;故障信號(hào)處理器實(shí)現(xiàn)STATCOM故障工況的判別、故障中斷信號(hào)的生成及IGBT觸發(fā)脈沖信號(hào)前向通道的封鎖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器無功補(bǔ)償器的脈寬調(diào)制專用控制器,其特征是,所述的同步過零信號(hào)控制器,由同步變壓器、低通濾波器、電壓比較器和相位調(diào)理器構(gòu)成,它們之間按照數(shù)據(jù)流的方向而依次連接和作用的,電網(wǎng)的正弦交流信號(hào)通過同步變壓器變?yōu)橥辔环禐椤?2V的正弦交流信號(hào),該信號(hào)由同步變壓器的輸出端進(jìn)入低通濾波器的輸入端,低通濾波器完成對(duì)±12V的正弦交流信號(hào)的低通濾波功能后,輸出極為穩(wěn)定±12V的工頻正弦交流同步信號(hào),該信號(hào)輸入到電壓比較器的同相端,而電壓比較器的反相端接模擬信號(hào)地,電壓比較器的輸出信號(hào)輸入到相位調(diào)理器,相位調(diào)理器將根據(jù)系統(tǒng)要求調(diào)整方波邏輯信號(hào)的相位,使其相位上符合STATCOM需求的同步過零信號(hào),相位調(diào)理器在完成對(duì)方波邏輯信號(hào)的相位調(diào)整后,將向觸發(fā)控制字生成器發(fā)送相應(yīng)的同步過零信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變壓器無功補(bǔ)償器的脈寬調(diào)制專用控制器,其特征是,所述的電壓比較器的輸出信號(hào)是緊隨±12V正弦交流同步信號(hào)交變的方波邏輯信號(hào),該信號(hào)與需求的同步過零信號(hào)在相位上存在著相位差。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器無功補(bǔ)償器的脈寬調(diào)制專用控制器,其特征是,所述的觸發(fā)控制字生成器,實(shí)現(xiàn)各單相逆變?nèi)珮蛑懈鱅GBT的導(dǎo)通、關(guān)斷控制字生成的功能模塊,這些控制字為各單相逆變?nèi)珮蛑懈鱅GBT的導(dǎo)通、關(guān)斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)的生成提供參考和依據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器無功補(bǔ)償器的脈寬調(diào)制專用控制器,其特征是,所述的ABC三相觸發(fā)脈沖控制器,根據(jù)各IGBT導(dǎo)通、關(guān)斷控制字實(shí)現(xiàn)相對(duì)應(yīng)IGBT導(dǎo)通、關(guān)斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成的功能模塊,該功能模塊共分為A、B、C三相觸發(fā)脈沖控制器,分別控制生成對(duì)應(yīng)相位的單相逆變?nèi)珮騃GBT所需的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器無功補(bǔ)償器的脈寬調(diào)制專用控制器,其特征是,所述的ABC三相故障信號(hào)控制器,實(shí)現(xiàn)靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器設(shè)備故障保護(hù)功能,該ABC三相故障信號(hào)控制器模塊通過在設(shè)備故障條件下封鎖所有IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)的方式來實(shí)現(xiàn)設(shè)備保護(hù)的目的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的變壓器無功補(bǔ)償器的脈寬調(diào)制專用控制器,其特征是,所述的故障信號(hào)處理器,由故障反饋信號(hào)識(shí)別器、脈沖封鎖信號(hào)生成器和故障復(fù)位控制器構(gòu)成,它們之間根據(jù)數(shù)據(jù)流的方向而相互作用的,具體的數(shù)據(jù)流程分為兩種,一是故障信號(hào)判斷、控制流程;二是故障復(fù)位判斷、控制流程。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變壓器無功補(bǔ)償器的脈寬調(diào)制專用控制器,其特征是,所述的故障信號(hào)判斷、控制流程,是指故障反饋信號(hào)字始終輸入到故障反饋信號(hào)識(shí)別器中,故障反饋信號(hào)識(shí)別器將鎖存故障反饋信號(hào)字,當(dāng)STATCOM設(shè)備發(fā)生故障時(shí),相應(yīng)的故障反饋信號(hào)字將發(fā)生跳變,此時(shí)故障反饋信號(hào)識(shí)別器將識(shí)別到STATCOM設(shè)備的故障狀況,并根據(jù)故障狀況向脈沖封鎖信號(hào)生成器和故障復(fù)位控制器發(fā)送故障發(fā)生報(bào)警信號(hào);脈沖封鎖信號(hào)生成器接收到故障發(fā)生報(bào)警信號(hào)后立即產(chǎn)生觸發(fā)脈沖封鎖信號(hào),并向ABC三相故障信號(hào)控制器發(fā)送該觸發(fā)脈沖封鎖信號(hào);故障復(fù)位控制器接收到故障發(fā)生報(bào)警信號(hào)后,立即向上位處理器發(fā)送故障處理中斷申請(qǐng)信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變壓器無功補(bǔ)償器的脈寬調(diào)制專用控制器,其特征是,所述的故障復(fù)位判斷、控制流程,是指當(dāng)STATCOM設(shè)備的故障排除以后,上位處理器將向故障復(fù)位控制器發(fā)送故障復(fù)位信號(hào),故障復(fù)位控制器接收到故障復(fù)位信號(hào)后,將向脈沖封鎖信號(hào)生成器發(fā)送觸發(fā)脈沖封鎖解除信號(hào),同時(shí)向故障反饋信號(hào)識(shí)別器發(fā)送故障狀態(tài)字清除信號(hào);脈沖封鎖信號(hào)生成器在接收到觸發(fā)脈沖封鎖解除信號(hào)后立即產(chǎn)生觸發(fā)脈沖封鎖解除信號(hào),并向ABC三相故障信號(hào)控制器發(fā)送該觸發(fā)脈沖封鎖解除信號(hào);故障反饋信號(hào)識(shí)別器接收到故障狀態(tài)字清除信號(hào)后立即清除鎖存的故障反饋信號(hào)字,使其輸入的狀態(tài)字為故障排除后的故障反饋信號(hào)字。
全文摘要
一種變壓器無功補(bǔ)償器的脈寬調(diào)制專用控制器,屬于電器技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括同步過零信號(hào)控制器、觸發(fā)控制字生成器、ABC三相觸發(fā)脈沖控制器、ABC三相故障信號(hào)控制器和故障信號(hào)處理器,在同步過零信號(hào)控制器向觸發(fā)控制字生成器發(fā)送同步過零信號(hào)后,觸發(fā)控制字生成器向ABC三相觸發(fā)脈沖控制器發(fā)送觸發(fā)控制字和相應(yīng)的同步過零信號(hào),ABC三相觸發(fā)脈沖控制器在接收到觸發(fā)控制字和相應(yīng)的同步過零信號(hào)后,向ABC三相故障信號(hào)控制器發(fā)送ABC三相脈沖觸發(fā)信號(hào),故障信號(hào)處理器分析設(shè)備故障反饋信號(hào),并向故障信號(hào)控制器發(fā)送觸發(fā)脈沖封鎖或解除信號(hào)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)大量脈寬調(diào)制信號(hào)控制量的生成、保護(hù)反饋信號(hào)的處理和同步信號(hào)的生成及處理等功能。
文檔編號(hào)H02H3/26GK1747275SQ20051002907
公開日2006年3月15日 申請(qǐng)日期2005年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月25日
發(fā)明者姚鋼, 周荔丹, 陳陳 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)