變壓器控制系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)的電能控制領(lǐng)域，特別涉及一種變壓器控制系統(tǒng)及其控制方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 靜止同步補(bǔ)償器（Static Synchronous Compensator，以下簡(jiǎn)稱STATCOM)，作為電 力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微控制器技術(shù)和控制理論發(fā)展的產(chǎn)物，能夠綜合補(bǔ)償電力系統(tǒng)無 功功率，提高功率因數(shù)的同時(shí)，有效的抑制諧波電流和完成三相不平衡控制，已經(jīng)成為電力 系統(tǒng)中電能從發(fā)出到應(yīng)用中各個(gè)環(huán)節(jié)的研宄熱點(diǎn)。
[0003] 早期的傳統(tǒng)無功功率補(bǔ)償裝置包括：靜止補(bǔ)償裝置和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置。靜止補(bǔ)償裝 置的原理為通過在電網(wǎng)中串、并聯(lián)電容器或者電抗器的方法來提高功率因數(shù)。但該方法通 過機(jī)械開關(guān)來投切電容器或電抗器，調(diào)節(jié)效應(yīng)差，實(shí)時(shí)快速性低，對(duì)電網(wǎng)沖擊大，不能對(duì)補(bǔ) 償量進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)，容易在系統(tǒng)中存在諧波情況下與系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振放大諧波，增大電 網(wǎng)的諧波含量。動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置是一臺(tái)空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)，通過控制電機(jī)的勵(lì)磁裝置就 可以自動(dòng)調(diào)節(jié)其吸收或發(fā)出的無功功率。但是該方法成本高，噪音大，運(yùn)行損耗大，不易維 護(hù)，而且復(fù)雜的控制方法使設(shè)備的響應(yīng)速度也較大。
[0004] 二極管鉗位多電平變流器，受直流側(cè)均壓?jiǎn)栴}等影響，其電壓等級(jí)不能做到很高， 在實(shí)際工程應(yīng)用中一般不會(huì)超過五電平。為了提高電壓等級(jí)、并使輸出電壓諧波含量減小、 降低控制復(fù)雜性，本發(fā)明采用變壓器隔離型STATCOM控制結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案要解決的技術(shù)問題是提高變壓等級(jí)，減小輸出電壓的諧波含 量，降低控制復(fù)雜性。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
[0007] 一種變壓器控制系統(tǒng)，包括：
[0008] 調(diào)節(jié)器；
[0009] 與所述調(diào)節(jié)器相連的第一變壓器；
[0010] 與所述調(diào)節(jié)器相連的第二變壓器；
[0011] 所述第一變壓器的二次側(cè)為Y型連接方式，所述第二變壓器的二次側(cè)為三角形連 接方式；
[0012] 所述第一變壓器與所述第二變壓器串聯(lián)。
[0013] 可選的，所述第一變壓器與所述第二變壓器串聯(lián)包括：所述第一變壓器的一次側(cè) 與所述第二變壓器的一次側(cè)串聯(lián)。
[0014] 可選的，所述第一變壓器的二次側(cè)與所述第二變壓器的二次側(cè)并聯(lián)成為輸入端， 所述第一變壓器的二次側(cè)為相電壓，所述第二變壓器的二次側(cè)為線電壓；所述第一變壓器 的一次側(cè)與所述第二變壓器的一次側(cè)串聯(lián)成為輸出端，所述輸出端與外界電網(wǎng)相連。
[0015] 可選的，所述第一變壓器的一次側(cè)包括第一相，第二相和第三相，所述第二變壓器 的一次側(cè)包括第四相，第五相和第六相；所述第一變壓器的一次側(cè)的第一相與所述第二變 壓器的一次側(cè)的第四相串聯(lián)形成第一輸出端，所述第一變壓器的一次側(cè)的第二相與所述第 二變壓器的一次側(cè)的第五相串聯(lián)形成第二輸出端，所述第一變壓器的一次側(cè)的第三相與所 述第二變壓器的一次側(cè)的第六相串聯(lián)形成第三輸出端，所述第一輸出端，第二輸出端和第 三輸出端分別與所述外界電網(wǎng)相連接。
[0016] 可選的，所述調(diào)節(jié)器控制所述第一變壓器的電流和直流側(cè)電壓，所述調(diào)節(jié)器還控 制所述第二變壓器的電流和直流側(cè)電壓。
[0017] 可選的，所述調(diào)節(jié)器包括：第一三電平變流器和第二三電平變流器，所述第一三電 平變流器與所述第一變壓器的二次側(cè)相連；所述第二三電平變流器與所述第二變壓器的二 次側(cè)相連。
[0018] 可選的，所述第一變壓器的二次側(cè)與所述第一三電平變流器的三相的輸出端相連 接；所述第二變壓器的二次側(cè)與第二三電平變流器的三相的輸出端相連接。
[0019] -種上述變壓器控制系統(tǒng)的控制方法，包括：
[0020] 控制第一變壓器的電流和直流側(cè)電壓，同時(shí)控制第二變壓器的電流和直流側(cè)電 壓；
[0021] 串聯(lián)所述第一變壓器的一次側(cè)和所述第二變壓器的一次側(cè)形成輸出端，并聯(lián)所述 第一變壓器的二次側(cè)與所述第二變壓器的二次側(cè)形成輸入端，所述第一變壓器的二次側(cè)的 電壓為相電壓，所述第二變壓器的二次側(cè)的電壓為線電壓；所述第一變壓器和第二變壓器 對(duì)所述相電壓和線電壓耦合疊加后，由所述輸出端輸出；
[0022] 對(duì)所述相電壓、線電壓以及疊加電壓進(jìn)行諧波分析。
[0023] 可選的，采用空間矢量脈沖寬度調(diào)制算法進(jìn)行調(diào)制。
[0024] 可選的，所述疊加電壓的電壓諧波成分小于所述相電壓和線電壓的諧波成分。
[0025] 本發(fā)明采取以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0026] 采用變壓器結(jié)構(gòu)，可以用較低電壓等級(jí)的功率器件與較高電壓等級(jí)的電網(wǎng)相連。 變壓器的Y型/三角型結(jié)構(gòu)可以有效降低并入到電網(wǎng)的諧波成分，從而提高了STATCOM的 性能。
【附圖說明】
[0027] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的變壓器控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0028] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的變壓器控制系統(tǒng)的控制方法的流程圖；
[0029] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的變壓器隔離型STATCOM主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
[0030]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的變壓器結(jié)構(gòu)圖；
[0031]圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的系統(tǒng)控制框圖；
[0032] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的與Y型變壓器連接的變流器輸出相電壓的波形圖；
[0033] 圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的與圖6對(duì)應(yīng)的相電壓的頻譜圖；
[0034] 圖8是本發(fā)明實(shí)施例提供的與三角型變壓器連接的變流器輸出線電壓的波形圖；
[0035] 圖9是本發(fā)明實(shí)施例提供的與圖8對(duì)應(yīng)的線電壓的頻譜圖；
[0036] 圖10是本發(fā)明實(shí)施例提供的并聯(lián)電壓經(jīng)輸出端耦合疊加后的疊加電壓的波形 圖；
[0037] 圖11是本發(fā)明實(shí)施例提供的與圖10對(duì)應(yīng)的疊加電壓的頻譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 本發(fā)明公開了一種變壓器控制系統(tǒng)及其控制方法。
[0039] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的變壓器控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，下面結(jié)合圖1詳細(xì)說明。
[0040] 所述變壓器控制系統(tǒng)包括：
[0041] 調(diào)節(jié)器1;
[0042] 與所述調(diào)節(jié)器1相連的第一變壓器2 ;
[0043] 與所述調(diào)節(jié)器1相連的第二變壓器3 ;
[0044] 所述第一變壓器2的二次側(cè)為Y型連接方式，所述第二變壓器3的二次側(cè)為三角 形連接方式；
[0045] 所述第一變壓器2與所述第二變壓器3串聯(lián)。
[0046] 其中，所述調(diào)節(jié)器1為PI調(diào)節(jié)器，具體的可以是比例積分調(diào)節(jié)器（Proportional Integral Controller，簡(jiǎn)稱PI調(diào)節(jié)器或PI)，PI調(diào)節(jié)器的輸出和前饋補(bǔ)償以及外界電網(wǎng)電 壓共同決定三電平變流器（三電平變流器包括第一變壓器2和第二變壓器3)的參考電壓 矢量。調(diào)節(jié)器1采用空間矢量脈沖寬度調(diào)制算法對(duì)三電平變流器進(jìn)行調(diào)制。
[0047] 所述第一變壓器2與所述第二變壓器3串聯(lián)包括：所述第一變壓器2的一次側(cè)與 所述第二變壓器3的一次側(cè)串聯(lián)。
[0048] 所述第一變壓器2的二次側(cè)與所述第二變壓器3的二次側(cè)并聯(lián)成為輸入端，所述 第一變壓器2的二次側(cè)為相電壓，所述第二變壓器3的二次側(cè)為線電壓；所述第一變壓器2 的一次側(cè)與所述第二變壓器3的一次側(cè)串聯(lián)成為輸出端，所述輸出端與外界電網(wǎng)相連。具 體的可以是：所述第一變壓器2的一次側(cè)包括第一相，第二相和第三相，所述第二變壓器3 的一次側(cè)包括第四相，第五相和第六相；所述第一變壓器2的一次側(cè)的第一相與所述第二 變壓器3的一次側(cè)的第四相串聯(lián)形成第一輸出端，所述第