一种STATCOM子模块的全功率测试装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电力电子装置的结构及控制方法，具体涉及一种STATCOM子模块的全功率测试装置及控制方法；本发明专利技术包含三部分内容：测试装置的结构，控制算法和实验操作步骤；本发明专利技术所提供额控制算法中，将被测模块的调制波由三个分量构成，共模调制波，差模调制波和稳压调制波，分别用于实现不同的控制功能，使模块的测试工况更加接近实际运行的工况；本发明专利技术所提供的测试装置能够同时测试多个子模块，大幅减少了模块的测试时间，降低了测试及人工成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电力电子装置的结构及控制方法，具体涉及一种STATCOM子模块 的全功率测试装置及控制方法。
技术介绍
相对于传统的TCR型SVC而言，STATCOM具有更快的调节速度，更好的稳定性，因 此，STATCOM在风电场，太阳能电站以及钢铁厂的应用越来越广泛，正在逐步的取代TCR型 SVC，随着STATCOM市场竞争的加剧和技术的发展，其成本也越来越低，容量也越来越大。在 不久的将来，STATCOM将占据配电网无功补偿的主要角色。 传统的STATCOM子模块的测试方法如图1所示，由调压器，升压变压器，二极管整 流电路，被测模块和电抗器构成，这种测试电路的缺点有：1，通过调整被测模块的调制波幅 值来调整流过被测模块的电流大小，因此，在测试过程中，被测模块的输出电压一般不等于 实际运行时输出的电压；2,通过调整调压器的触头来调整被测模块的直流侧电容电压，由 于二极管整流电路在轻载和重载的情况下直流侧输出电压不同，因此，被测模块的直流侧 电压不稳定，且不易控制；3,这种测试电路一次只能测试一个子模块，模块测试需要很长时 间。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种STATCOM子模块的全功率测试装置及控 制方法，其
技术实现思路
包括STATCOM子模块的全功率测试装置的拓扑结构、控制算法和实验 操作步骤。 本专利技术采用以下方法来实现技术方案。 1、一种STATCOM子模块的全功率测试装置及控制方法，其特征在于：主回路包括 补能电路，主模块，N个被测模块和电抗器（L2)构成。 其中主模块的作用是给STATCOM子模块全功率测试装置补充能量以及控制测试 回路中的电流大小。 其中补能电路的直流侧输出接主模块的直流侧。 主模块的交流侧、N个被测模块的交流侧以及电抗器（L2)串联连接。 主模块的交流侧正负极之间接旁路开关（S2)，充电电路的一端接N个被测子模块 的中点，另一端接主模块的交流输出。 补能回路由交流电源、断路器（Bi)、旁路开关（Si)、限流电阻（Ri)、二极管整流电 路和直流滤波电路构成，其中断路器（B0的一端接入交流电源，另一端接旁路开关（S〇，旁 路开关（S〇的另一端接二极管整流电路的交流侧，旁路开关（&)与限流电阻（&)并联连 接，二极管的直流侧接直流滤波电路，其中直流滤波电路由电感（Q)和电容（C)构成，电感 (Ll)与电容（C)串联后接二极管整流电路的正负极两端，电容（C)的两端作为补能电路的 输出，接入主模块的直流侧。 充电电路由交流电源、接触器（S3)、限流电阻（R2)、旁路开关（S4)、变压器（T)和隔 离开关构成，其中交流电源、接触器（S3)、限流电阻（R2)和变压器（T)的一次侧串联连接，构 成闭合回路，旁路开关（S4)与限流电阻（R2)并联连接；变压器（T)的二次侧接隔离开关的 一段，隔离开关的另一端作为充电电路的输出。 主模块和被测模块由四个带反并联二极管的IGBT(1\，T2,T3,T4)和电容（Csni)构 成，其中和T2的发射极接电容（Csni)的正极，T3和T4的集电极接电容（Csni)的负极，的 集电极与T3的发射极相连，作为STATC0M子模块的正极交流输出，T2的发射极与T4的集电 极相连，作为STATC0M子模块的负极交流输出。 所述的一种STATC0M子模块的全功率测试装置及控制方法，其特征在于：参考信 号包括两个，一个是幅值为1，频率为50Hz,相位为0的0度正弦波（sinO);另一个是幅值为 1，频率为50Hz，相位为-90°的90度正弦波（sin90)。 每个被测模块的调制波由三部分相加而得：共模调制波（mnl)，差模调制波（mn2)和 稳压调制波（mn3)。浓，:诏消w(1) N个被测模块的共模调制波（mnl)满足如下关系。其中mnl为第n个被测模块的共模调制波，每个被测模块的共模调制波的幅值和相位都 相等，其之和为每个被测模块的共模调制波的N倍。 (3) 第n个被测模块的共模调制波（mnl)的幅值为Magnl，其由Magnl与0度正弦波（sinO)相 乘而得。 每个被测模块的差模调制波（mn2)满足如下关系：其中mn2为第n个被测模块的差模调制波，每个被测模块的差模调制波之和为0 ; .二疼w.乂sinO (5) 第n个被测模块的差模模调制波（mn2)的幅值为Magn2，其由Magn2与0度正弦波（sinO) 相乘而得。 每个被测模块的稳压调制波（mn3)的幅值(Magn3)由该被测模块的电容电压反馈控 制后得到，其反馈控制算法为：其中为被测模块的电容电压参考值，VMP_nf第n个被测模块实时测量电压经过 滤波之后的电容电压值，以上二者之差经过比例积分控制后得到该被测模块的稳压调制 波的幅值(Magn3)，第n个被测模块的稳压调制波（mn3)由该被测模块的稳压调制波的幅值 (Magn3)与90度正弦波（sin90)相乘而得。 主模块的调制波（m)由0度正弦波（sinO)和其幅值（Mag)相乘而得； m-Magx5?>?0 (8) 其中主模块调制波的幅值(Mag)、被测模块的共模调制波的幅值(Magnl )、差模调制波 的幅值（Magn2)、被测模块的电容电压参考值（Veap_raf)在STATC0M子模块全功率测试装置运 行过程中可以实时修改。 通过调整主模块调制波的幅值（Mag)和被测模块的共模调制波的幅值（Magnl)进 而调整流过被测模块的电流大小；通过调整被测模块的差模调制波的幅值（Magn2)可以调 整被测模块的输出电压，用以模拟STATC0M子模块实际工作时的输出电压，但是改变差模 调制波的幅值(Magn2)的大小，不会对稳态时流过被测模块的电流大小产生影响。 主模块和被测模块的调制波与三角波(幅值为1)进行比较后得到主模块和被测模 块中各个IGBT的开关信号，其调制算法为基于载波移相的倍频脉冲宽度调制。STATC0M子模块的全功率测试装置及控制方法，其特征在于： STATC0M子模块的全功率测试装置的初始状态为：补能电路中的断路器（BO,旁路开关 (S〇;充电电路中的接触器（S3)，旁路开关（S4)，隔离开关均处于断开状态，主模块交流侧旁 路开关（S2)处于闭合状态；主模块中的电容（Csni)，被测模块中的电容（Csni)以及补能电路中 的滤波电容（C)的电压为0。STATC0M子模块的全功率测试装置的操作步骤如下。a.闭合补能电路中的断路器（BO,交流电源通过限流电阻（&)，二极管整流电路， 直流滤波电路给主模块中的电容充电，等主模块中的电容电压稳定后，闭合旁路开关（Si)。b.闭合充电回路中的隔离开关和接触器（S3)，交流电源通过变压器给被测模块直 流侧电容充电，等到被测模块的电容电压稳定后，闭合旁路开关（S4)，等到被测模块直流电 容电压重新稳定后，断开隔离开关，接触器（S3)和旁路开关（S4)，断开主模块交流侧旁路开 关（S2);此时被测模块的单元控制板带电，并开始工作。c.下发主模块的调制波幅值（Mag)，然后解闭锁主模块。 d.下发被测模块的差模调制波的幅值（Magn2)，共模调制波的幅值（Magnl)以及被 测模块直流电容参考电压（Veap_raf)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种STATCOM子模块的全功率测试装置及控制方法，其特征在于：主回路包括补能电路，主模块，N个被测模块和电抗器（L2）构成；其中主模块的作用是给STATCOM子模块全功率测试装置补充能量以及控制测试回路中的电流大小；其中补能电路的直流侧输出接主模块的直流侧；主模块的交流侧、N个被测模块的交流侧以及电抗器（L2）串联连接；主模块的交流侧正负极之间接旁路开关（S2），充电电路的一端接N个被测子模块的中点，另一端接主模块的交流输出；补能回路由交流电源、断路器（B1）、旁路开关（S1）、限流电阻（R1）、二极管整流电路和直流滤波电路构成，其中断路器（B1）的一端接入交流电源，另一端接旁路开关（S1），旁路开关（S1）的另一端接二极管整流电路的交流侧，旁路开关（S1）与限流电阻（R1）并联连接，二极管的直流侧接直流滤波电路，其中直流滤波电路由电感（L1）和电容（C）构成，电感（L1）与电容（C）串联后接二极管整流电路的正负极两端，电容（C）的两端作为补能电路的输出，接入主模块的直流侧；充电电路由交流电源、接触器（S3）、限流电阻（R2）、旁路开关（S4）、变压器（T）和隔离开关构成，其中交流电源、接触器（S3）、限流电阻（R2）和变压器（T）的一次侧串联连接，构成闭合回路，旁路开关（S4）与限流电阻（R2）并联连接；变压器（T）的二次侧接隔离开关的一段，隔离开关的另一端作为充电电路的输出；主模块和被测模块由四个带反并联二极管的IGBT（T1，T2，T3，T4）和电容（Csm）构成，其中T1和T2的发射极接电容（Csm）的正极，T3和T4的集电极接电容（Csm）的负极，T1的集电极与T3的发射极相连，作为STATCOM子模块的正极交流输出，T2的发射极与T4的集电极相连，作为STATCOM子模块的负极交流输出。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭高朋，
申请(专利权)人：郭高朋，
类型：发明
国别省市：北京;11