專利名稱：一種能實(shí)現(xiàn)并列運(yùn)行的恒電壓控制的高壓靜止無功發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于無功補(bǔ)償?shù)念I(lǐng)域的高壓靜止無功發(fā)生器SVG，采用恒電壓控制及61850通訊規(guī)約，可實(shí)現(xiàn)FC自動(dòng)投切，可兩套SVG并列運(yùn)行。
背景技術(shù)：
靜止無功發(fā)生器(SVG)是當(dāng)今無功補(bǔ)償領(lǐng)域最新技術(shù)的代表，是當(dāng)前世界上最先進(jìn)也是最復(fù)雜的補(bǔ)償技術(shù)產(chǎn)品，在響應(yīng)速度、穩(wěn)定電網(wǎng)電壓、降低系統(tǒng)損耗、增加傳輸能力、提高瞬變電壓極限、降低諧波和減少占地面積等多方面具有優(yōu)越的性能。SVG并聯(lián)于電網(wǎng)中，相當(dāng)于一個(gè)可變的無功電流源，其無功電流可以快速地跟隨負(fù)荷無功電流的變化而變化，自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)所需無功功率。靜止無功發(fā)生器也稱為靜止同步補(bǔ)償器(Static Synchronous Compensator，簡禾爾 STATCOM)。SVG的基本原理是利用可關(guān)斷大功率電力電子器件(如IGBT)組成自換相橋式電路，經(jīng)過電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其交流側(cè)電流，就可以使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康摹?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能實(shí)現(xiàn)并列運(yùn)行的恒電壓控制的高壓靜止無功發(fā)生器， 采用恒電壓控制、可實(shí)現(xiàn)61850通訊規(guī)約及FC自動(dòng)投切，可兩套SVG并列運(yùn)行。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種能實(shí)現(xiàn)并列運(yùn)行的恒電壓控制的高壓靜止無功發(fā)生器，采用全控型大功率電力電子器件組成H橋功率單元，多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的H橋功率單元組成變流鏈，每一個(gè)變流鏈為一相，每一相經(jīng)過電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上；通過調(diào)節(jié)交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其交流側(cè)電流，使高壓靜止無功發(fā)生器SVG裝置吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流， 實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康?。所述的高壓靜止無功發(fā)生器SVG裝置采用恒電壓控制，可有效的對電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償，還可以在補(bǔ)償無功的同時(shí)有效抑制母線電壓的波動(dòng)；通過采集母線側(cè)的電壓信號，實(shí)時(shí)跟蹤母線電壓波動(dòng)情況，當(dāng)母線電壓超過額定范圍時(shí)，則對母線電壓進(jìn)行補(bǔ)償。所述的高壓靜止無功發(fā)生器SVG裝置不僅能提供標(biāo)準(zhǔn)的M0DBUS、104通訊規(guī)約外， 還支持IEC61850通訊規(guī)約，通過通訊轉(zhuǎn)換器，在用戶IEC61850規(guī)約和MODBUS規(guī)約之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，滿足用戶越來越多的對IEC61850通訊協(xié)議的要求。所述的高壓靜止無功發(fā)生器SVG裝置為冗余設(shè)置，兩套設(shè)備一主一從，主設(shè)備通過采集補(bǔ)償側(cè)PT、CT信號，進(jìn)行無功分析和同步運(yùn)算，兩套設(shè)備輸出側(cè)霍爾電流互感器電流信號互采，并通過標(biāo)準(zhǔn)485接口進(jìn)行通訊；主設(shè)備進(jìn)行無功計(jì)算分析，根據(jù)補(bǔ)償側(cè)無功大小動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)兩套設(shè)備的補(bǔ)償容量，并動(dòng)態(tài)跟蹤從設(shè)備運(yùn)行情況，當(dāng)一套設(shè)備故障時(shí)，立刻由另一套設(shè)備承擔(dān)全部補(bǔ)償功能。
所述的高壓靜止無功發(fā)生器SVG裝置配合FC濾波裝置時(shí)，SVG裝置可以根據(jù)補(bǔ)償側(cè)電網(wǎng)情況，對FC濾波裝置進(jìn)行自動(dòng)投切，并可以根據(jù)用戶要求，進(jìn)行設(shè)備自動(dòng)投切，和用戶手動(dòng)投切功能的轉(zhuǎn)換。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是1、補(bǔ)償功能多樣化，可實(shí)現(xiàn)無功功率補(bǔ)償、諧波電流補(bǔ)償、負(fù)序電流補(bǔ)償、綜合補(bǔ)償?shù)龋?、采用最先進(jìn)數(shù)字信號處理器DSP和現(xiàn)場可編程門陳列FPGA，大幅度提高通訊的可靠性和系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間；3、軍工級別的通訊誤碼偵別技術(shù)，確保系統(tǒng)通訊的可靠性及安全性；4、冗余性設(shè)計(jì)和模塊化設(shè)計(jì)，滿足系統(tǒng)高可靠性的要求；5、基于瞬時(shí)無功功率理論的電流檢測技術(shù)；6, PWM電流跟蹤控制技術(shù)；7、直流側(cè)電壓平衡控制技術(shù)；8、直接電流控制，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，響應(yīng)時(shí)間最快可達(dá)5ms ；9、SVG裝置為冗余設(shè)置，當(dāng)一套設(shè)備故障時(shí)，立刻由另一套設(shè)備承擔(dān)全部補(bǔ)償功能。


圖1是本發(fā)明高壓靜止無功發(fā)生器SVG裝置的主接線圖；圖2是SVG裝置的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；圖3是功率單元的結(jié)構(gòu)圖；圖4是SVG裝置恒電壓控制原理圖；圖5是控制結(jié)構(gòu)圖；圖6是冗余設(shè)計(jì)的SVG與電網(wǎng)連接圖。
具體實(shí)施例方式見圖1、圖2、圖3，一種能實(shí)現(xiàn)并列運(yùn)行的恒電壓控制的高壓靜止無功發(fā)生器，采用大功率電力電子器件組成H橋功率單元，多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的H橋功率單元組成變流鏈，每一個(gè)變流鏈為一相，每一相經(jīng)過電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上；通過調(diào)節(jié)交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其交流側(cè)電流，使高壓靜止無功發(fā)生器SVG裝置吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康?。所述的大功率電力電子器件為IGBT、IECT等全控型器件。見圖4，高壓靜止無功發(fā)生器SVG裝置采用恒電壓控制，可有效的對電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償，還可以在補(bǔ)償無功的同時(shí)有效抑制母線電壓的波動(dòng)；通過采樣單元采集母線側(cè)的電壓或電流信號，實(shí)時(shí)跟蹤母線電壓波動(dòng)情況，當(dāng)母線電壓超過額定范圍時(shí)，則通過控制單元發(fā)出控制信號給觸發(fā)單元對母線電壓進(jìn)行補(bǔ)償。見圖5，高壓靜止無功發(fā)生器SVG裝置不僅能提供標(biāo)準(zhǔn)的M0DBUS、104通訊規(guī)約外， 還支持IEC61850通訊規(guī)約，通過通訊轉(zhuǎn)換器，在用戶IEC61850規(guī)約和MODBUS規(guī)約之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，滿足用戶越來越多的對IEC61850通訊協(xié)議的要求。
控制單元以DSP處理器為控制核心，分別通過地址總線和數(shù)據(jù)總線與CPLD芯片、 A/D模塊、D/A模塊、隨機(jī)存儲器、RAM存儲器、RS485控制器、IEC61850控制器、MODBUS總線控制器、及電源模塊相連接。所述的CPLD芯片用于擴(kuò)展DSP的控制信號和I/O接口，顯示控制板運(yùn)行狀態(tài)，連接撥碼開關(guān)給定控制板地址等。所述的DSP處理器是控制核心，分別通過地址總線和數(shù)據(jù)總線控制其他控制器工作，所述的DSP處理器還連接有隨機(jī)存儲器；所述的CPLD芯片用于擴(kuò)展DSP的控制信號和IO接口。DSP處理器采用TI公司的TMS320F28335芯片，它具有150MHz的高速處理能力，具備32位浮點(diǎn)處理單元，6個(gè)DMA通道支持ADC、McBSP和EMIF，有多達(dá)18路的PWM輸出，其中有6路為TI特有的更高精度的PWM輸出(HRPWM)，12位16通道ADC。得益于其浮點(diǎn)運(yùn)算單元，用戶可快速編寫控制算法而無需在處理小數(shù)操作上耗費(fèi)過多的時(shí)間和精力，從而簡化軟件開發(fā)，縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本。見圖6，高壓靜止無功發(fā)生器SVG裝置為冗余設(shè)置，兩套設(shè)備一主一從，主SVG設(shè)備通過采集補(bǔ)償側(cè)PT、CT信號，進(jìn)行無功分析和同步運(yùn)算，主SVG和從SVG兩套設(shè)備輸出側(cè)霍爾電流互感器電流信號互采，并通過標(biāo)準(zhǔn)485接口進(jìn)行通訊；主SVG設(shè)備進(jìn)行無功計(jì)算分析，根據(jù)補(bǔ)償側(cè)無功大小動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)兩套設(shè)備的補(bǔ)償容量，并動(dòng)態(tài)跟蹤從設(shè)備運(yùn)行情況，當(dāng)一套設(shè)備故障時(shí)，立刻由另一套設(shè)備承擔(dān)全部補(bǔ)償功能。高壓靜止無功發(fā)生器SVG裝置配合FC濾波裝置時(shí)，SVG裝置可以根據(jù)補(bǔ)償側(cè)電網(wǎng)情況，對FC濾波裝置進(jìn)行自動(dòng)投切，并可以根據(jù)用戶要求，進(jìn)行設(shè)備自動(dòng)投切，和用戶手動(dòng)投切功能的轉(zhuǎn)換。
權(quán)利要求
1.一種能實(shí)現(xiàn)并列運(yùn)行的恒電壓控制的高壓靜止無功發(fā)生器，其特征在于，采用全控型大功率電力電子器件組成H橋功率單元，多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的H橋功率單元組成變流鏈，每一個(gè)變流鏈為一相，每一相經(jīng)過電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上；通過調(diào)節(jié)交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其交流側(cè)電流，使高壓靜止無功發(fā)生器SVG裝置吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康摹?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能實(shí)現(xiàn)并列運(yùn)行的恒電壓控制的高壓靜止無功發(fā)生器， 其特征在于，所述的高壓靜止無功發(fā)生器SVG裝置采用恒電壓控制，可有效的對電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償，還可以在補(bǔ)償無功的同時(shí)有效抑制母線電壓的波動(dòng)；通過采集母線側(cè)的電壓信號，實(shí)時(shí)跟蹤母線電壓波動(dòng)情況，當(dāng)母線電壓超過額定范圍時(shí)，則對母線電壓進(jìn)行補(bǔ)償。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能實(shí)現(xiàn)并列運(yùn)行的恒電壓控制的高壓靜止無功發(fā)生器， 其特征在于，所述的高壓靜止無功發(fā)生器SVG裝置不僅能提供標(biāo)準(zhǔn)的M0DBUS、104通訊規(guī)約外，還支持IEC61850通訊規(guī)約，通過通訊轉(zhuǎn)換器，在用戶IEC61850規(guī)約和MODBUS規(guī)約之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，滿足用戶越來越多的對IEC61850通訊協(xié)議的要求。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能實(shí)現(xiàn)并列運(yùn)行的恒電壓控制的高壓靜止無功發(fā)生器， 其特征在于，所述的高壓靜止無功發(fā)生器SVG裝置為冗余設(shè)置，兩套設(shè)備一主一從，主設(shè)備通過采集補(bǔ)償側(cè)PT、CT信號，進(jìn)行無功分析和同步運(yùn)算，兩套設(shè)備輸出側(cè)霍爾電流互感器電流信號互采，并通過標(biāo)準(zhǔn)485接口進(jìn)行通訊；主設(shè)備進(jìn)行無功計(jì)算分析，根據(jù)補(bǔ)償側(cè)無功大小動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)兩套設(shè)備的補(bǔ)償容量，并動(dòng)態(tài)跟蹤從設(shè)備運(yùn)行情況，當(dāng)一套設(shè)備故障時(shí)，立刻由另一套設(shè)備承擔(dān)全部補(bǔ)償功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能實(shí)現(xiàn)并列運(yùn)行的恒電壓控制的高壓靜止無功發(fā)生器， 其特征在于，所述的高壓靜止無功發(fā)生器SVG裝置配合FC濾波裝置時(shí)，SVG裝置可以根據(jù)補(bǔ)償側(cè)電網(wǎng)情況，對FC濾波裝置進(jìn)行自動(dòng)投切，并可以根據(jù)用戶要求，進(jìn)行設(shè)備自動(dòng)投切， 和用戶手動(dòng)投切功能的轉(zhuǎn)換。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能實(shí)現(xiàn)并列運(yùn)行的恒電壓控制的高壓靜止無功發(fā)生器，采用全控型大功率電力電子器件組成H橋功率單元，多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的H橋功率單元組成變流鏈，每一個(gè)變流鏈為一相，每一相經(jīng)過電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上；通過調(diào)節(jié)交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其交流側(cè)電流，使高壓靜止無功發(fā)生器SV6裝置吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康摹１景l(fā)明高壓靜止無功發(fā)生器采用恒電壓控制、可實(shí)現(xiàn)61850通訊規(guī)約及FC自動(dòng)投切，可兩套SV6并列運(yùn)行。
文檔編號H02J3/18GK102496939SQ20111039329
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月1日
發(fā)明者吳超, 安光輝, 張建軍, 李曠, 李繼明, 李良杰, 梁東, 牛冠清, 王繼浩, 甘景福, 藺博, 韓旭, 高俊福, 魏斌 申請人:華北電網(wǎng)有限公司唐山供電公司, 榮信電力電子股份有限公司