一种高压三相负荷不平衡补偿装置的控制方法及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高压三相负荷不平衡补偿装置的控制方法及系统，方法包括，实时采集配电变压器二次侧电压和负荷电流；根据采集的二次侧电压和负荷电流，得出三相功率；通过三相功率，获得三相不平衡功率；对三相变换器的母线电压进行电压闭环控制，获取三相变换器损耗补偿功率；将三相不平衡功率减去三相变换器损耗补偿功率，作为三相变换器输出的不平衡补偿功率给定；根据三相变换器输出的不平衡补偿功率给定，对三相变换器的输出功率进行功率闭环控制，获取三相变换器的三相输出电压给定，进而实现配电变压器输出侧的三相负荷平衡。通过对变换器进行控制，以实现高压配电变压器的出线侧三相负荷功率的平衡，进而提高配电变压器的使用寿命。器的使用寿命。器的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种高压三相负荷不平衡补偿装置的控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种不平衡补偿装置控制方法，属于多电平变流器控制

[0002]尤其
[0003]涉及一种高压三相负荷不平衡补偿装置的控制方法及系统。

技术介绍

[0004]三相负荷平衡是安全供电的基础。三相负荷不平衡，轻则降低线路和配电变压器的供电效率，重则会因重负荷相超载过多，可能造成某相导线烧断、开关烧坏甚至配电变压器单相烧毁等严重后果。三相负荷平衡才能保证用户的电能质量。三相负荷严重不对称，中性点电位就会发生偏移，线路压降和功率损失就会大大增加。接在重负荷相的单相用户易出现电压偏低，电灯不亮、电器效能降低、小水泵易烧毁等问题。而接在轻负荷相的单相用户易出现电压偏高，可能造成电器绝缘击穿、缩短电器使用寿命或损坏电器。对动力用户来说，三相电压不平衡，会引起电机过热现象。
[0005]由于配网上各类负荷较多，容易引起三相负荷不平衡的问题，现有的不平衡补偿装置和控制方法复杂、且多适用于低、中压三相负荷不平衡补偿场合，由于其容量及电压等级的限制，无法运用到高压大功率场合。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种结构和控制简单、能够对三相不平衡运行进行补偿的高压补偿装置的控制方法，从而解决上述
技术介绍
中的问题。
[0007]为实现上述目的，一方面，本专利技术提供了一种高压三相负荷不平衡补偿装置的控制方法，包括不平衡补偿装置，该控制方法包括：
[0008]实时采集配电变压器二次侧电压和负荷电流；
[0009]根据采集的二次侧电压和负荷电流，得出三相功率；
[0010]通过三相功率，获得三相不平衡功率；
[0011]对三相变换器的母线电压进行电压闭环控制，获取三相变换器损耗补偿功率；
[0012]将三相不平衡功率减去三相变换器损耗补偿功率，作为三相变换器输出的不平衡补偿功率给定；
[0013]根据三相变换器输出的不平衡补偿功率给定，对三相变换器的输出功率进行功率闭环控制，闭环控制的输出为三相电压；
[0014]将三相电压作为三相变换器的三相输出电压给定，进而实现配电变压器输出侧的三相负荷平衡。
[0015]优选的，所述三相功率为：
[0016]P
x
＝u
ref_x
×
i
ref_x
[0017]式中，P
x
为x相(x为a,b,c)的功率，u
ref_x
为二次侧x相的相电压，i
ref_x
为负荷电流x相的相电流。
[0018]优选的，所述通过三相功率，获得三相不平衡功率，具体包括：
[0019]将三相功率进行旋转变换，获得有功功率以及无功功率；
[0020]对有功功率以及无功功率进行滤波；
[0021]根据有功功率及无功功率滤波前和滤波后的值，提取出不平衡功率给定；
[0022]将不平衡功率给定进行旋转变换，获得三相不平衡功率。
[0023]优选的，该方法，还包括对直流母线电压呈两倍频波动下的输出交流稳压进行控制，具体步骤包括：
[0024]检测直流母线电压，将检测获得的直流母线电压进行滑窗滤波，滑窗滤波器的滑动窗口宽度为两倍频分量的周期值；
[0025]经过滑窗滤波后，得到直流母线电压的均值分量；
[0026]将直流母线电压均值分量为反馈值，对直流母线电压进行比例积分闭环控制，闭环控制的输出为三相变换器损耗补偿功率；
[0027]将实时检测的直流母线电压馈入脉冲宽度调制中，作为实时母线电压反馈；
[0028]通过计算获得三相输出脉冲的占空比，进而驱动三相变换器。
[0029]优选的，所述对三相变换器的母线电压进行电压闭环控制，获取三相变换器损耗补偿功率，具体步骤包括：
[0030]将直流母线电压均值分量为反馈值，对直流母线电压进行比例积分闭环控制，闭环控制的输出为三相变换器损耗补偿功率。
[0031]优选的，还包括：对三相变换器中点电压的平衡控制；
[0032]所述中点电压的平衡控制采用零序电压分量的方法；
[0033]对三相变换器中点电压的平衡控制后，将闭环控制输出的三相电压与零序电压分量进行叠加，作为三相变换器的三相输出电压给定；
[0034]所述将闭环控制输出的三相电压与零序电压分量进行叠加，作为三相变换器的三相输出电压给定，具体包括：
[0035]根据三相变换器输出瞬时电流与电压的相位关系，确定三相变换器的工作状态；
[0036]由于三相变换器可能工作于感性、容性、阻性等工作状态，而不同的工作状态下，三相变换器中点电压的平衡控制方式有区别，所以需要根据对三相变换器当前工作状态的判断。
[0037]通过三相变换器的当前工作状态确定出叠加的零序电压分量值
[0038]将闭环控制输出的三相电压与零序电压分量值进行叠加作为三相变换器的三相输出电压给定。
[0039]优选的，所述工作状态采用零序电压分量计算系数k0进行表示，其计算依据为：
[0040]k0＝cos(θ
u
‑
θ
i
)
[0041]式中，θ
u
为电网相电压矢量的相位，θ
i
为电网变换器输出电流矢量的相位；
[0042]优选的，所述叠加的零序电压分量值为：
[0043][0044]式中：为叠加的零序电压分量值，k0为零序电压分量计算系数，为变换器的
三相参考电压矢量的最大值，为三相参考电压矢量的最小值，U
err
为中点电压偏差值，U
c1
为上直流母线电压，U
c2
为下直流母线电压。
[0045]另一方面，本专利技术还提供了一种高压三相负荷不平衡补偿装置的控制系统，该系统包括采集单元、三相功率计算模块、三相不平衡功率模块、电压闭环控制模块、不平衡补偿功率给定模块、功率闭环控制模块及三相输出电压给定模块；其中，
[0046]所述采集单元，用于实时采集配电变压器二次侧电压和负荷电流；
[0047]所述三相功率计算模块，用于根据采集的二次侧电压和负荷电流，得出三相功率；
[0048]所述三相不平衡功率模块，用于通过三相功率，获得三相不平衡功率；
[0049]所述电压闭环控制模块，用于对三相变换器的母线电压进行电压闭环控制，获取三相变换器损耗补偿功率；
[0050]所述不平衡补偿功率给定模块，用于将三相不平衡功率减去三相变换器损耗补偿功率，作为三相变换器输出的不平衡补偿功率给定；
[0051]所述功率闭环控制模块，用于根据三相变换器输出的不平衡补偿功率给定，对三相变换器的输出功率进行功率闭环控制，输出三相电压；
[0052]所述三相输出电压给定模块，用于生成三相输出电压给定，生成三相输出电压给定为功率闭本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压三相负荷不平衡补偿装置的控制方法，其特征在于：包括不平衡补偿装置，所述方法包括：实时采集配电变压器二次侧电压和负荷电流；根据采集的二次侧电压和负荷电流，得出三相功率；通过三相功率，获得三相不平衡功率；对三相变换器的母线电压进行电压闭环控制，获取三相变换器损耗补偿功率；将三相不平衡功率减去三相变换器损耗补偿功率，作为三相变换器输出的不平衡补偿功率给定；根据三相变换器输出的不平衡补偿功率给定，对三相变换器的输出功率进行功率闭环控制，闭环控制的输出为三相电压；将三相电压作为三相变换器的三相输出电压给定，进而实现配电变压器输出侧的三相负荷平衡。2.根据权利要求1所述的高压三相负荷不平衡补偿装置的控制方法，其特征在于：所述三相功率为：P
x
＝u
ref_x
×
i
ref_x
式中，P
x
为x相(x为a,b,c)的功率，u
ref_x
为二次侧x相的相电压，i
ref_x
为负荷电流x相的相电流。3.根据权利要求1所述的高压三相负荷不平衡补偿装置的控制方法，其特征在于：所述通过三相功率，获得三相不平衡功率，具体包括：将三相功率进行旋转变换，获得有功功率以及无功功率；对有功功率以及无功功率进行滤波；根据有功功率及无功功率滤波前和滤波后的值，提取出不平衡功率给定；将不平衡功率给定进行旋转变换，获得三相不平衡功率。4.根据权利要求1所述的高压三相负荷不平衡补偿装置的控制方法，其特征在于：该方法还包括对直流母线电压呈两倍频波动下的输出交流稳压进行控制，具体包括：检测直流母线电压，将检测获得的直流母线电压进行滑窗滤波，滑窗滤波器的滑动窗口宽度为两倍频分量的周期值；经过滑窗滤波后，得到直流母线电压的均值分量；将直流母线电压均值分量为反馈值，对直流母线电压进行比例积分闭环控制，闭环控制的输出为三相变换器损耗补偿功率；将实时检测的直流母线电压馈入脉冲宽度调制中，作为实时母线电压反馈；通过计算获得三相输出脉冲的占空比，进而驱动三相变换器。5.根据权利要求1或4所述的高压三相负荷不平衡补偿装置的控制方法，其特征在于：该方法，还包括：对三相变换器中点电压的平衡控制；所述中点电压的平衡控制采用零序电压分量的方法；对三相变换器中点电压的平衡控制后，将闭环控制输出的三相电压与零序电压分量进行叠加，作为三相变换器的三相输出电压给定；所述将闭环控制输出的三相电压与零序电压分量进行叠加，作为三相变换器的三相输出电压给定，具体包括：
根据三相变换器输出瞬时电流与电压的相位关系，确定三相变换器的工作状态；通过三相变换器的当前工作状态确定出叠加的零序电压分量值将闭环控制输出的三相电压与零序电压分量值进行叠加作为三相变换器的三相输出电压给定。6.根据权利要求5所述的高压三相负荷不平衡补偿装置的控制方法，其特征在于：所述工作状态采用零序电压分量计算系数k0进行表示，其计算依据为：k0＝cos(θ
u
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭国俊，叶宗彬，杨波，刘战，崔梦秋，凌臧，
申请(专利权)人：徐州中矿大传动与自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：