專利名稱：一種靜止無功補(bǔ)償器的調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種靜止無功補(bǔ)償器，尤其是一種靜止無功補(bǔ)償器的調(diào)節(jié)裝置。
背景技術(shù)：
靜止無功補(bǔ)償器(SVC)是以電力電子器件作為無功器件(電容器、電抗器)的控制 或開關(guān)器件的無功補(bǔ)償裝置。無功功率對電網(wǎng)的影響是不容忽視的，為了改善電力系統(tǒng)供 電質(zhì)量，必須對無功功率進(jìn)行調(diào)整。無功補(bǔ)償?shù)淖饔弥饕w現(xiàn)在以下幾個(gè)方面提高供用電 系統(tǒng)及負(fù)載的功率因數(shù)；穩(wěn)定受電端及電網(wǎng)電壓，提高供電質(zhì)量。在長距離輸電線中設(shè)置動(dòng) 態(tài)無功功率補(bǔ)償裝置還可以改善輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，抑制輸電系統(tǒng)功率震蕩，提高輸電能 力。SVC的調(diào)節(jié)裝置首先通過測量模塊采集系統(tǒng)需要的模擬量(包括電壓、電流信 號)，將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后送到控制模塊；控制模塊主要通過電壓調(diào)節(jié)器來完成，其作用是通 過處理測量所得到的系統(tǒng)變量，產(chǎn)生一個(gè)與希望的補(bǔ)償無功功率成比例的輸出信號。根據(jù) SVC應(yīng)用場合的不同，電壓調(diào)節(jié)器中的控制變量和傳遞參數(shù)也是不同的。電壓調(diào)節(jié)器的作用
過程為將測量所得到的控制變量與參考信號(通常為)相比較，然后將誤差信號輸入
到控制器的傳遞函數(shù)，控制器輸出一個(gè)標(biāo)么值電納信號，這個(gè)信號的大小應(yīng)可以使控 制誤差變化，并達(dá)到穩(wěn)態(tài)誤差為零；最后執(zhí)行模塊通過同步系統(tǒng)和脈沖發(fā)生器將前面控制 模塊送來的控制量進(jìn)行具體的物理實(shí)現(xiàn)。關(guān)于SVC，IEEE提出了兩種基本模型IEEE SVC基本模型1對應(yīng)于增益一時(shí)間常 數(shù)模型；IEEE SVC基本模型2對應(yīng)于采用電流反饋實(shí)現(xiàn)調(diào)差特性的積分模型。本系統(tǒng)采用 了模型2。通常情況下，此時(shí)電壓調(diào)節(jié)器被簡化為PI控制器，而PI控制器的參數(shù)選擇特別 重要，一般有兩種方法可供選擇方法一是解析法，通過計(jì)算來選擇PID控制器參數(shù)；方法 二是是按實(shí)驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)法選擇參數(shù)。方法一是基于一些假設(shè)和簡化處理，而且參數(shù)計(jì)算依賴 系統(tǒng)參數(shù)，實(shí)際應(yīng)用中仍需現(xiàn)場大量調(diào)試工作；方法二根據(jù)控制對象特點(diǎn)確定參數(shù)變化的 大致范圍，然后根據(jù)PI算式中各參數(shù)變化對系統(tǒng)的影響，反復(fù)試湊直到達(dá)到滿意的響應(yīng)， 一旦系統(tǒng)參數(shù)稍有變化就會(huì)影響整體性能。SVC的執(zhí)行模塊包括同步系統(tǒng)和脈沖發(fā)生器，目前常用的同步系統(tǒng)是基于鎖相環(huán) (PLL)的系統(tǒng)。PLL不僅能在基頻電壓的過零處產(chǎn)生一個(gè)信號，而且還可以輸出一個(gè)與基頻 鎖相的時(shí)鐘信號，這個(gè)時(shí)鐘信號可被數(shù)字計(jì)數(shù)器用來計(jì)算觸發(fā)角的大小。但是低頻PLL的 精確設(shè)計(jì)在目前的水平下設(shè)計(jì)有難度。實(shí)時(shí)性也達(dá)不到要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種穩(wěn)定性高、響應(yīng)速度快、同步性能好的靜止無功補(bǔ)償器 的調(diào)節(jié)裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的電壓調(diào)節(jié)器依賴系統(tǒng)參數(shù)、反復(fù)試湊，同步系統(tǒng)實(shí)時(shí)性 差，難以達(dá)到理想暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)性能等問題。
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本發(fā)明的技術(shù)方案是一種靜止無功補(bǔ)償器的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，包括控制 模塊、輔助控制模塊、測量模塊、執(zhí)行模塊，所述測量模塊將電力系統(tǒng)中需要進(jìn)行處理和分 析的模擬量采集進(jìn)來，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，得到供控制算法使用的各種變量，所述測 量模塊還可以實(shí)現(xiàn)電流采集和處理功能，電壓采集和處理功能；所述控制模塊通過測量模 塊與控制目標(biāo)的比較，得出偏差值，送入模糊自適應(yīng)PI調(diào)節(jié)器，算出需要對執(zhí)行結(jié)構(gòu)發(fā)送 的控制參數(shù)，引導(dǎo)執(zhí)行結(jié)構(gòu)完成控制；所述執(zhí)行模塊負(fù)責(zé)將控制算法計(jì)算出的控制量進(jìn)行 具體的物理實(shí)現(xiàn)，完成對電力系統(tǒng)的控制。進(jìn)一步的，所述測量模塊包括
互感器板，將三相電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，將三相電壓信號降到系統(tǒng)可以處理的范
圍；
濾波器，接入經(jīng)過互感器板降壓的三相電壓，濾掉高次諧波； 過零比較模塊，將經(jīng)過濾波器濾波后的信號，產(chǎn)生方波同步信號； AD采樣模塊，經(jīng)過互感器板降壓的三相電壓信號，經(jīng)過互感器轉(zhuǎn)換為電壓的三相電流 信號經(jīng)過AD采樣模塊得到采樣數(shù)據(jù)，所述AD采樣模塊通過FPGA控制。進(jìn)一步的，所述控制模塊為DSP處理模塊，所述DSP處理模塊負(fù)責(zé)對電壓信號的測 頻，電氣參數(shù)計(jì)算以及控制算法的實(shí)現(xiàn)，所述DSP處理模塊包括模糊自適應(yīng)PI調(diào)節(jié)器。進(jìn)一步的，完成所述模糊自適應(yīng)PI調(diào)節(jié)器的步驟為
(1)取當(dāng)前采樣值
權(quán)利要求
1. 一種靜止無功補(bǔ)償器的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，包括控制模塊、輔助控制模塊、測 量模塊、執(zhí)行模塊，所述測量模塊將電力系統(tǒng)中需要進(jìn)行處理和分析的模擬量采集進(jìn)來，同 時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，得到供控制算法使用的各種變量，所述測量模塊還可以實(shí)現(xiàn)電流 采集和處理功能，電壓采集和處理功能；所述控制模塊通過測量模塊與控制目標(biāo)的比較，得 出偏差值，送入模糊自適應(yīng)PI調(diào)節(jié)器，算出需要對執(zhí)行結(jié)構(gòu)發(fā)送的控制參數(shù)，引導(dǎo)執(zhí)行結(jié) 構(gòu)完成控制；所述執(zhí)行模塊負(fù)責(zé)將控制算法計(jì)算出的控制量進(jìn)行具體的物理實(shí)現(xiàn)，完成對 電力系統(tǒng)的控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜止無功補(bǔ)償器的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述測量模 塊包括互感器板，將三相電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，將三相電壓信號降到系統(tǒng)可以處理的范圍；濾波器，接入經(jīng)過互感器板降壓的三相電壓，濾掉高次諧波； 過零比較模塊，將經(jīng)過濾波器濾波后的信號，產(chǎn)生方波同步信號； AD采樣模塊，經(jīng)過互感器板降壓的三相電壓信號，經(jīng)過互感器轉(zhuǎn)換為電壓的三相電流 信號經(jīng)過AD采樣模塊得到采樣數(shù)據(jù)，所述AD采樣模塊通過FPGA控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜止無功補(bǔ)償器的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述控制模 塊為DSP處理模塊，所述DSP處理模塊負(fù)責(zé)對電壓信號的測頻，電氣參數(shù)計(jì)算以及控制算法 的實(shí)現(xiàn)，所述DSP處理模塊包括模糊自適應(yīng)PI調(diào)節(jié)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜止無功補(bǔ)償器的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，完成所述模 糊自適應(yīng)PI調(diào)節(jié)器的步驟為(1)取當(dāng)前采樣值Ve(k)，dVe(k)= Ve (k)- Ve (k-1)；(2)將Ve(k)，dVe(k)模糊化，通過模糊規(guī)則表得到、、與；(3)計(jì)算當(dāng)前、K+k , fe0 =ki + ,其中、fc'為常規(guī)參數(shù)整定法所得到的P、I參數(shù)；(4)通過PI控制器輸出Br4 (k) = kmVe (k) + ki0Ve(k) + V^ (k -1)K ^Cft - 1) = ΚηΣ ； "i-s(5)Ve (k-1)= Ve (k)，進(jìn)入下一次計(jì)算。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種靜止無功補(bǔ)償器的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述執(zhí)行模 塊包括光纖輸出模塊，其作用在于將FPGA發(fā)出的觸發(fā)電信號轉(zhuǎn)化為光信號傳輸?shù)胶喜⑵髂?塊，供TCR觸發(fā)使用；TCR模塊，其作用是直接進(jìn)行電納的補(bǔ)償。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種靜止無功補(bǔ)償器的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，包括控制模塊、輔助控制模塊、測量模塊、執(zhí)行模塊，所述測量模塊將電力系統(tǒng)中需要進(jìn)行處理和分析的模擬量采集進(jìn)來，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，得到供控制算法使用的各種變量，所述測量模塊還可以實(shí)現(xiàn)電流采集和處理功能，電壓采集和處理功能；所述控制模塊通過測量模塊與控制目標(biāo)的比較，得出偏差值，送入模糊自適應(yīng)PI調(diào)節(jié)器，算出需要對執(zhí)行結(jié)構(gòu)發(fā)送的控制參數(shù)，引導(dǎo)執(zhí)行結(jié)構(gòu)完成控制；所述執(zhí)行模塊負(fù)責(zé)將控制算法計(jì)算出的控制量進(jìn)行具體的物理實(shí)現(xiàn)，完成對電力系統(tǒng)的控制。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是利用FPGA來實(shí)現(xiàn)脈沖觸發(fā)，取得較高的觸發(fā)角精度(控制精度在以內(nèi))，保證晶閘管觸發(fā)的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性；模糊自適應(yīng)控制加快了響應(yīng)速度，提高了系統(tǒng)性能；對外均通過光纖來連接，具有較強(qiáng)的絕緣和抗干擾能力。
文檔編號H02J3/01GK102064556SQ20111002791
公開日2011年5月18日 申請日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月26日
發(fā)明者張杭 申請人:西安交通大學(xué)蘇州研究院