一种可变频率变压器转矩和无功波动抑制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可变频率变压器转矩和无功波动抑制方法及装置，其控制方法通过一个并联三相变换器维持直流母线电压稳定，并且通过两个串联三相变换器分别解决两侧的电网电压不平衡且谐波畸变的问题，能彻底抑制不平衡且谐波畸变的电网电压中负序分量和谐波分量导致可变频率变压器的转矩和无功的波动。同时，由于采用的二阶滤波器大大减少，有利于提高控制系统的响应速度和稳定性。高控制系统的响应速度和稳定性。高控制系统的响应速度和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种可变频率变压器转矩和无功波动抑制方法及装置


[0001]本专利技术涉及电网异步互联技术技域，尤其涉及一种可变频率变压器转矩和无功波动抑制方法及装置。

技术介绍

[0002]当可变频率变压器两侧的电网电压发生不平衡且谐波畸变时，流过可变频率变压器的电流将会不平衡且谐波畸变，进而导致可变频率变压器的转矩和无功产生二倍转子旋转电角速度、六倍转子旋转电角速度、二倍定子同步角速度、二倍转子同步角速度、六倍定子同步角速度减二倍转子同步角速度、四倍定子同步角速度、六倍转子同步角速度减二倍定子同步角速度、六倍定子同步角速度、六倍转子同步角速度、八倍定子同步角速度、六倍定子同步角速度加二倍转子同步角速度、二倍定子同步角速度加六倍转子同步角速度、十二倍定子同步角速度和六倍定子同步角速度加六倍转子同步角速度的波动，而转矩的波动会降低转轴的机械寿命，无功的波动会影响电力系统的稳定性。
[0003]现有技术无法在实现对可变频率变压器穿越控制的同时，彻底抑制由于电网电压不平衡且谐波畸变引起的可变频率变压器的转矩和无功的波动。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种可变频率变压器转矩和无功波动抑制方法及装置，用于通过一个并联三相变换器维持直流母线电压稳定的同时，通过两个串联三相变换器分别解决两侧的电网电压不平衡且谐波畸变的问题，从而彻底抑制不平衡且谐波畸变的电网电压中负序分量和谐波分量导致可变频率变压器的转矩和无功的波动。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供的可变频率变压器转矩和无功波动抑制方法，应用于控制系统、定子侧串联三相变换器和转子侧串联三相变换器；
[0006]应用于所述控制系统的变量计算方法包括：
[0007]获取定子侧电网电压、定子电压、转子侧电网电压、转子电压、定子电流、转子电流、极对数和励磁电感；
[0008]基于所述定子侧电网电压、所述定子电压、所述转子侧电网电压、所述转子电压、所述定子电流、所述转子电流、所述极对数和所述励磁电感，得到定子侧电网相位角、转子侧电网相位角、定子侧电网正序电压直流分量、定子正序电压直流分量、转子侧电网正序电压直流分量、转子正序电压直流分量、定子正序电流直流分量、转子正序电流直流分量、电磁转矩二倍定子频率波动分量、电磁转矩二倍转子频率波动分量、电磁转矩六倍定子频率波动分量、电磁转矩六倍转子频率波动分量、定子无功二倍定子频率波动分量、定子无功二倍转子频率波动分量、定子无功六倍定子频率波动分量和定子无功六倍转子频率波动分量；
[0009]应用于所述定子侧串联三相变换器的控制方法，包括：
[0010]基于所述定子侧电网相位角、所述定子侧电网正序电压直流分量、所述定子正序
电压直流分量、所述定子正序电流直流分量、所述电磁转矩二倍定子频率波动分量、所述电磁转矩六倍定子频率波动分量、所述定子无功二倍定子频率波动分量和所述定子无功六倍定子频率波动分量，结合第一预设电压控制计算公式，计算得到定子侧串联三相变换器正序电压参考值直流分量、定子侧串联三相变换器负序电压参考值直流分量、定子侧串联三相变换器五次谐波电压参考值直流分量和定子侧串联三相变换器七次谐波电压参考值直流分量；
[0011]根据所述定子侧串联三相变换器正序电压参考值直流分量、所述定子侧串联三相变换器负序电压参考值直流分量、所述定子侧串联三相变换器五次谐波电压参考值直流分量和所述定子侧串联三相变换器七次谐波电压参考值直流分量，确定两相定子静止坐标系下的定子侧串联三相变换器电压参考值；
[0012]通过对所述定子侧串联三相变换器电压参考值进行空间矢量调制，得到定子侧串联三相变换器开关的控制信号；所述定子侧串联三相变换器开关的控制信号用于对由定子侧电网电压不平衡且谐波畸变引起可变频率变压器电磁转矩和定子无功的波动的抑制；
[0013]应用于所述转子侧串联三相变换器的控制方法，包括：
[0014]基于所述转子侧电网相位角、所述转子侧电网正序电压直流分量、所述转子正序电压直流分量、所述电磁转矩二倍转子频率波动分量、所述电磁转矩六倍转子频率波动分量、所述定子无功二倍转子频率波动分量和所述定子无功六倍转子频率波动分量，结合第二预设电压控制计算公式，计算得到转子侧串联三相变换器正序电压参考值直流分量、转子侧串联三相变换器负序电压参考值直流分量、转子侧串联三相变换器五次谐波电压参考值直流分量和转子侧串联三相变换器七次谐波电压参考值直流分量；
[0015]根据所述转子侧串联三相变换器正序电压参考值直流分量、所述转子侧串联三相变换器负序电压参考值直流分量、所述转子侧串联三相变换器五次谐波电压参考值直流分量和所述转子侧串联三相变换器七次谐波电压参考值直流分量，确定两相转子旋转坐标系下的转子侧串联三相变换器电压参考值；
[0016]通过对所述转子侧串联三相变换器电压参考值进行空间矢量调制，得到转子侧串联三相变换器开关的控制信号；所述转子侧串联三相变换器开关的控制信号用于实现对由转子侧电网电压不平衡且谐波畸变引起可变频率变压器电磁转矩和定子无功的波动的抑制。
[0017]可选地，基于所述定子侧电网电压、所述定子电压、所述转子侧电网电压、所述转子电压、所述定子电流、所述转子电流、所述极对数和所述励磁电感，得到定子侧电网相位角、转子侧电网相位角、定子侧电网正序电压直流分量、定子正序电压直流分量、转子侧电网正序电压直流分量、转子正序电压直流分量、定子正序电流直流分量、转子正序电流直流分量、电磁转矩二倍定子频率波动分量、电磁转矩二倍转子频率波动分量、电磁转矩六倍定子频率波动分量、电磁转矩六倍转子频率波动分量、定子无功二倍定子频率波动分量、定子无功二倍转子频率波动分量、定子无功六倍定子频率波动分量和定子无功六倍转子频率波动分量，包括：
[0018]通过数字锁相环分别对所述定子侧电网电压和所述转子侧电网电压进行处理，得到所述定子侧电网相位角和所述转子侧电网相位角；
[0019]分别基于所述定子侧电网相位角和所述转子侧电网相位角，对所述定子侧电网电
压、所述定子电压、所述转子侧电网电压、所述转子电压、所述定子电流和所述转子电流进行坐标变换，得到所述定子侧电网正序电压直流分量、所述定子正序电压直流分量、所述转子侧电网正序电压直流分量、所述转子正序电压直流分量、所述定子正序电流直流分量和所述转子正序电流直流分量。
[0020]可选地，基于所述定子侧电网电压、所述定子电压、所述转子侧电网电压、所述转子电压、所述定子电流、所述转子电流、所述极对数和所述励磁电感，得到定子侧电网相位角、转子侧电网相位角、定子侧电网正序电压直流分量、定子正序电压直流分量、转子侧电网正序电压直流分量、转子正序电压直流分量、定子正序电流直流分量、转子正序电流直流分量、电磁转矩二倍定子频率波动分量、电磁转矩二倍转子频率波动分量、电磁转矩六倍定子频率波动分量、电磁转矩六倍转子频率波动分量、定子无功二倍定子频率波动分量、定子无功二倍转子频率波动分量、定子无功六倍定子频率波动分量和定子无功六倍转子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可变频率变压器转矩和无功波动抑制方法，其特征在于，应用于控制系统、定子侧串联三相变换器和转子侧串联三相变换器；应用于所述控制系统的变量计算方法包括：获取定子侧电网电压、定子电压、转子侧电网电压、转子电压、定子电流、转子电流、极对数和励磁电感；基于所述定子侧电网电压、所述定子电压、所述转子侧电网电压、所述转子电压、所述定子电流、所述转子电流、所述极对数和所述励磁电感，得到定子侧电网相位角、转子侧电网相位角、定子侧电网正序电压直流分量、定子正序电压直流分量、转子侧电网正序电压直流分量、转子正序电压直流分量、定子正序电流直流分量、转子正序电流直流分量、电磁转矩二倍定子频率波动分量、电磁转矩二倍转子频率波动分量、电磁转矩六倍定子频率波动分量、电磁转矩六倍转子频率波动分量、定子无功二倍定子频率波动分量、定子无功二倍转子频率波动分量、定子无功六倍定子频率波动分量和定子无功六倍转子频率波动分量；应用于所述定子侧串联三相变换器的控制方法，包括：基于所述定子侧电网相位角、所述定子侧电网正序电压直流分量、所述定子正序电压直流分量、所述定子正序电流直流分量、所述电磁转矩二倍定子频率波动分量、所述电磁转矩六倍定子频率波动分量、所述定子无功二倍定子频率波动分量和所述定子无功六倍定子频率波动分量，结合第一预设电压控制计算公式，计算得到定子侧串联三相变换器正序电压参考值直流分量、定子侧串联三相变换器负序电压参考值直流分量、定子侧串联三相变换器五次谐波电压参考值直流分量和定子侧串联三相变换器七次谐波电压参考值直流分量；根据所述定子侧串联三相变换器正序电压参考值直流分量、所述定子侧串联三相变换器负序电压参考值直流分量、所述定子侧串联三相变换器五次谐波电压参考值直流分量和所述定子侧串联三相变换器七次谐波电压参考值直流分量，确定两相定子静止坐标系下的定子侧串联三相变换器电压参考值；通过对所述定子侧串联三相变换器电压参考值进行空间矢量调制，得到定子侧串联三相变换器开关的控制信号；所述定子侧串联三相变换器开关的控制信号用于对由定子侧电网电压不平衡且谐波畸变引起可变频率变压器电磁转矩和定子无功的波动的抑制；应用于所述转子侧串联三相变换器的控制方法，包括：基于所述转子侧电网相位角、所述转子侧电网正序电压直流分量、所述转子正序电压直流分量、所述电磁转矩二倍转子频率波动分量、所述电磁转矩六倍转子频率波动分量、所述定子无功二倍转子频率波动分量和所述定子无功六倍转子频率波动分量，结合第二预设电压控制计算公式，计算得到转子侧串联三相变换器正序电压参考值直流分量、转子侧串联三相变换器负序电压参考值直流分量、转子侧串联三相变换器五次谐波电压参考值直流分量和转子侧串联三相变换器七次谐波电压参考值直流分量；根据所述转子侧串联三相变换器正序电压参考值直流分量、所述转子侧串联三相变换器负序电压参考值直流分量、所述转子侧串联三相变换器五次谐波电压参考值直流分量和所述转子侧串联三相变换器七次谐波电压参考值直流分量，确定两相转子旋转坐标系下的转子侧串联三相变换器电压参考值；通过对所述转子侧串联三相变换器电压参考值进行空间矢量调制，得到转子侧串联三
相变换器开关的控制信号；所述转子侧串联三相变换器开关的控制信号用于实现对由转子侧电网电压不平衡且谐波畸变引起可变频率变压器电磁转矩和定子无功的波动的抑制。2.根据权利要求1所述的可变频率变压器转矩和无功波动抑制方法，其特征在于，基于所述定子侧电网电压、所述定子电压、所述转子侧电网电压、所述转子电压、所述定子电流、所述转子电流、所述极对数和所述励磁电感，得到定子侧电网相位角、转子侧电网相位角、定子侧电网正序电压直流分量、定子正序电压直流分量、转子侧电网正序电压直流分量、转子正序电压直流分量、定子正序电流直流分量、转子正序电流直流分量、电磁转矩二倍定子频率波动分量、电磁转矩二倍转子频率波动分量、电磁转矩六倍定子频率波动分量、电磁转矩六倍转子频率波动分量、定子无功二倍定子频率波动分量、定子无功二倍转子频率波动分量、定子无功六倍定子频率波动分量和定子无功六倍转子频率波动分量，包括：通过数字锁相环分别对所述定子侧电网电压和所述转子侧电网电压进行处理，得到所述定子侧电网相位角和所述转子侧电网相位角；分别基于所述定子侧电网相位角和所述转子侧电网相位角，对所述定子侧电网电压、所述定子电压、所述转子侧电网电压、所述转子电压、所述定子电流和所述转子电流进行坐标变换，得到所述定子侧电网正序电压直流分量、所述定子正序电压直流分量、所述转子侧电网正序电压直流分量、所述转子正序电压直流分量、所述定子正序电流直流分量和所述转子正序电流直流分量。3.根据权利要求2所述的可变频率变压器转矩和无功波动抑制方法，其特征在于，基于所述定子侧电网电压、所述定子电压、所述转子侧电网电压、所述转子电压、所述定子电流、所述转子电流、所述极对数和所述励磁电感，得到定子侧电网相位角、转子侧电网相位角、定子侧电网正序电压直流分量、定子正序电压直流分量、转子侧电网正序电压直流分量、转子正序电压直流分量、定子正序电流直流分量、转子正序电流直流分量、电磁转矩二倍定子频率波动分量、电磁转矩二倍转子频率波动分量、电磁转矩六倍定子频率波动分量、电磁转矩六倍转子频率波动分量、定子无功二倍定子频率波动分量、定子无功二倍转子频率波动分量、定子无功六倍定子频率波动分量和定子无功六倍转子频率波动分量，还包括：基于所述定子正序电流直流分量、所述转子正序电流直流分量、所述极对数和所述励磁电感，得到所述电磁转矩二倍定子频率波动分量、所述电磁转矩二倍转子频率波动分量、所述电磁转矩六倍定子频率波动分量和所述电磁转矩六倍转子频率波动分量；基于所述定子正序电压直流分量和所述定子正序电流直流分量，得到所述定子无功二倍定子频率波动分量、所述定子无功二倍转子频率波动分量、所述定子无功六倍定子频率波动分量和所述定子无功六倍转子频率波动分量。4.根据权利要求2所述的可变频率变压器转矩和无功波动抑制方法，其特征在于，分别基于所述定子侧电网相位角和所述转子侧电网相位角，对所述定子侧电网电压、所述定子电压、所述转子侧电网电压、所述转子电压、所述定子电流和所述转子电流进行坐标变换，得到所述定子侧电网正序电压直流分量、所述定子正序电压直流分量、所述转子侧电网正序电压直流分量、所述转子正序电压直流分量、所述定子正序电流直流分量和所述转子正序电流直流分量，包括：基于所述定子侧电网相位角，对所述定子侧电网电压、所述定子电压和所述定子电流进行三相静止到两相旋转坐标变换，得到所述定子侧电网正序电压直流分量、所述定子正
序电压直流分量和所述定子正序电流直流分量；基于所述转子侧电网相位角，对所述转子侧电网电压、所述转子电压和所述转子电流进行三相静止到两相旋转坐标变换，得到所述转子侧电网正序电压直流分量、所述转子正序电压直流分量和所述转子正序电流直流分量。5.根据权利要求3所述的可变频率变压器转矩和无功波动抑制方法，其特征在于，基于所述定子正序电流直流分量、所述转子正序电流直流分量、所述极对数和所述励磁电感，得到所述电磁转矩二倍定子频率波动分量、所述电磁转矩二倍转子频率波动分量、所述电磁转矩六倍定子频率波动分量和所述电磁转矩六倍转子频率波动分量，包括：基于所述定子正序电流直流分量、所述转子正序电流直流分量、所述极对数和所述励磁电感，结合电磁转矩计算公式，计算得到所述电磁转矩；基于所述电磁转矩，经过第一预设中心频率的带通滤波器，得到所述电磁转矩二倍定子频率波动分量；基于所述电磁转矩，经过第二预设中心频率的带通滤波器，得到所述电磁转矩二倍转子频率波动分量；基于所述电磁转矩，经过第三预设中心频率的带通滤波器，得到所述电磁转矩六倍定子频率波动分量；基于所述电磁转矩，经过第四预设中心频率的带通滤波器，得到所述电磁转矩六倍转子频率波动分量。6.根据权利要求3所述的可变频率变压器转矩和无功波动抑制方法，其特征在于，基于所述定子正序电压直流分量和所述定子正序电流直流分量，得到所述定子无功二倍定子频率波动分量、所述定子无功二倍转子频率波动分量、所述定子无功六倍定子频率波动分量和所述定子无功六倍转子频率波动分量，包括：基于所述定子正序电压直流分量和所述定子正序电流直流分量，结合无功计算公式，计算得到所述定子无功；基于所述定子无功，经过所述第一预设中心频率的带通滤波器，得到所述定子无功二倍定子频率波动分量；基于所述定子无功，经过所述第二预设中心频率的带通滤波器，得到所述定子无功二倍转子频率波动分量；基于所述定子无功，经过所述第三预设中心频率的带通滤波器，得到所述定子无功六倍定子频率波动分量；基于所述定子无功，经过所述第四预设中心频率的带通滤波器，得到所述定子无功六倍转子频率波动分量。7.根据权利要求5所述的可变频率变压器转矩和无功波动抑制方法，其特征在于，所述电磁转矩计算公式具体为：其中，T
e
为电磁转矩，p
n
为极对数，L
m
为励磁电感，和分别为定子正序电流的d轴分量和q轴分量，和分别为转子正序电流的d轴分量和q轴分量；
所述无功计算公式具体为：其中，Q
s
为定子无功，和分别为定子正序电压的d轴分量和q轴分量。8.根据权利要求1所述的可变频率变压器转矩和无功波动抑制方法，其特征在于，所述第一预设电压控制计算公式为：其中，s为拉普拉斯算子，和分别为定子侧串联三相变换器正序电压参考值的d轴分量和q轴分量，和分别为定子正序q轴电流的参考值和实际值，和分别为定子侧电网正序电压的d轴分量和q轴分量，和分别为定子正序电压的d轴分量和q轴分量，K
p1
和K
i1
分别为定子无功控制器的比例系数和积分系数，K
p2
和K
i2
分别为定子q轴电压控制器的比例系数和积分系数，和分别为定子侧串联三相变换器负序电压参考值的d轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢嘉豪，彭丹，陈豪君，陈杰隆，袁伟轩，关家华，孔祥轩，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司佛山供电局，
类型：发明
国别省市：