【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及断路器控制，具体为基于正负零序控制算法的高压断路器智能化控制系统。
技术介绍
1、随着电力系统规模的不断扩大和用电负载复杂度的提升，电网的电能质量问题日益受到关注。在三相四线制系统中，不平衡负载的存在普遍导致了电压波动、谐波增加和中性线电流过大等问题。为了缓解这些问题，传统的高压断路器及相关控制系统多采用机械开关原理，通过简单的闭合或断开操作实现负载切换。这些方案通常结合无功补偿设备或滤波装置对电网的不平衡进行调节，以一定程度上改善电网稳定性和运行效率。同时，随着电力电子技术的快速发展，静止同步补偿器作为一种动态补偿设备，逐渐在电能质量改善领域发挥了积极作用，尤其是在无功功率补偿方面表现出较好的效果。
2、然而，尽管现有技术在电能质量改善方面取得了一定成果，但随着用电设备多样化和负载复杂性的不断提升，其仍存在一定的不足。一方面，传统高压断路器的控制策略通常基于简单的机械切换，难以对负载快速变化做出高效响应，导致在动态负载工况下运行稳定性较差。另一方面，静止同步补偿器尽管具备较好的无功补偿性能，但大多采用单一的正序分量调节策略，无法充分解决负序和零序分量引发的不平衡问题。此外，现有技术中对于直流侧电路和连接电感的设计也相对固定，缺乏针对动态负载条件下电流和电压波动的适应能力，可能导致谐波抑制能力不足以及系统响应性能的下降。因此，针对上述问题，亟需一种能够实现对三序分量独立控制、具备高效动态补偿能力的新型高压断路器智能化控制系统，以提升电网运行的稳定性和电能质量。
技术实现思路<
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了基于正负零序控制算法的高压断路器智能化控制系统，解决了现有高压断路器在复杂负载条件下对正序、负序和零序分量无法独立控制以及动态补偿性能不足的问题。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：基于正负零序控制算法的高压断路器智能化控制系统，包括：
3、星形连接的级联h桥静止同步补偿器，其每相由多个h桥单元组成；
4、数据采集模块，用于实时采集三相系统的电压和电流信号；
5、控制模块，用于运行正负零序控制算法，通过三序分量的独立控制实现电压波动优化和不平衡负载补偿；
6、通信模块，用于控制模块与上位机之间的数据交互；
7、连接电感，用于连接静止同步补偿器和电网，以减小谐波干扰并提供必要的阻抗；
8、执行模块，用于根据控制模块输出的补偿指令调整静止同步补偿器的输出；
9、直流侧电路，包括电容器和功率开关器件，用于提供直流电压支持和安全冗余。
10、优选的，所述数据采集模块包括模数转换器和多通道gpio接口，用于完成电压、电流信号的精确采样和实时传输。
11、优选的，所述控制模块中的主控芯片为stm32f407高性能微处理器，其内置dsp运算单元，用于运行控制算法并输出pwm信号，同时还可进行采集电压信号和处理中断信号。
12、优选的，所述控制模块中的正负零序控制算法，其通过对三相系统的电流和电压信号进行对称分量分解，得到正序、负序和零序分量，并独立控制正序分量以实现正常运行，抑制负序分量以减少系统不平衡，平衡零序分量以减少中性线电流。
13、优选的，所述星形连接的级联h桥静止同步补偿器的每相h桥单元数量为12个，并具有2个冗余单元，支持在单元减少至10个时系统仍可稳定运行。
14、优选的，所述直流侧电路的电容器设计参数满足：电容值根据电流、频率、直流电压及冗余系数计算，直流侧电容波动范围控制在允许的1%至10%之间。
15、优选的，所述控制模块通过rs-485和can通信接口实现与上位机的通信，rs-485接口使用集成隔离式转换器，can接口采用高速隔离型转换器，用于支持实时数据传输和远程控制。
16、优选的，所述直流侧电路中直流电压的控制满足：
17、总直流侧电压根据系统工作电压和单个h桥单元数量分配，每个h桥单元的直流电压根据总直流电压除以单元数量计算。
18、优选的，所述连接电感其数值满足系统电压波动与额定电流的关系，连接电感根据交流电压、补偿电压和电流波动的匹配计算，优化电感值以减小谐波干扰。
19、优选的，所述控制模块运行主程序，其包括以下步骤：
20、初始化控制系统，包括各类接口、gpio端口和模数转换模块；
21、配置中断服务程序地址，启动定时器用于周期性数据采集；
22、控制模块实时采集电压和电流信号，并通过正负零序控制算法输出补偿指令；
23、执行模块根据指令调节静止同步补偿器的输出，实现无功功率补偿和电压平衡；
24、清除中断标志，结束当前任务，返回主循环。
25、本专利技术提供了基于正负零序控制算法的高压断路器智能化控制系统。具备以下有益效果：
26、1、本专利技术采用了基于正负零序控制算法的三序解耦技术，通过独立控制正序、负序和零序分量，达到了降低电网不平衡度的技术效果，相较于现有技术中无法有效处理复杂负载条件的控制方案，本专利技术解决了传统技术在负载快速变化下响应滞后、不平衡度高的问题，提升了系统的电能质量。
27、 2、本专利技术通过星形连接的级联h桥静止同步补偿器，并结合直流电压动态分配策略，实现了对电压波动的精准控制，确保了三相直流电压的平稳运行，相较于现有技术中固定直流电压分配方式难以适应动态工况的不足，本专利技术解决了电网电压不稳定导致系统运行效率低下的问题，进一步增强了系统的运行可靠性。
28、 3、本专利技术通过设计与优化的连接电感，综合考虑电网电压、补偿电压及电流波动，成功抑制了谐波干扰，并改善了系统的动态响应能力，与现有技术中对连接电感设计过于单一的问题相比，本专利技术解决了谐波抑制效果不佳、动态负载下电流冲击大的不足，实现了电网与补偿器之间的高效协作。
29、 4、本专利技术采用模块化设计，包括直流侧电容器的波动控制与功率开关器件的优化配置，实现了高效补偿与系统冗余保护，相较于传统方案在单元故障时缺乏可靠运行保障的问题，本专利技术能够在减少模块单元的情况下保持稳定运行，从而提升了系统的容错能力和适应多种负载条件的能力。
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1.基于正负零序控制算法的高压断路器智能化控制系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于正负零序控制算法的高压断路器智能化控制系统，其特征在于，所述数据采集模块包括模数转换器和多通道GPIO接口，用于完成电压、电流信号的精确采样和实时传输。
3.根据权利要求1所述的基于正负零序控制算法的高压断路器智能化控制系统，其特征在于，所述控制模块中的主控芯片为STM32F407高性能微处理器，其内置DSP运算单元，用于运行控制算法并输出PWM信号，同时还可进行采集电压信号和处理中断信号。
4.根据权利要求1所述的基于正负零序控制算法的高压断路器智能化控制系统，其特征在于，所述控制模块中的正负零序控制算法，其通过对三相系统的电流和电压信号进行对称分量分解，得到正序、负序和零序分量，并独立控制正序分量以实现正常运行，抑制负序分量以减少系统不平衡，平衡零序分量以减少中性线电流。
5.根据权利要求1所述的基于正负零序控制算法的高压断路器智能化控制系统，其特征在于，所述星形连接的级联H桥静止同步补偿器的每相H桥单元数量为12个，并具有2个冗
6.根据权利要求1所述的基于正负零序控制算法的高压断路器智能化控制系统，其特征在于，所述直流侧电路的电容器设计参数满足：电容值根据电流、频率、直流电压及冗余系数计算，直流侧电容波动范围控制在允许的1%至10%之间。
7.根据权利要求1所述的基于正负零序控制算法的高压断路器智能化控制系统，其特征在于，所述控制模块通过RS-485和CAN通信接口实现与上位机的通信，RS-485接口使用集成隔离式转换器，CAN接口采用高速隔离型转换器，用于支持实时数据传输和远程控制。
8.根据权利要求1所述的基于正负零序控制算法的高压断路器智能化控制系统，其特征在于，所述直流侧电路中直流电压的控制满足：
9.根据权利要求1所述的基于正负零序控制算法的高压断路器智能化控制系统，其特征在于，所述连接电感其数值满足系统电压波动与额定电流的关系，连接电感根据交流电压、补偿电压和电流波动的匹配计算，优化电感值以减小谐波干扰。
10.根据权利要求1所述的基于正负零序控制算法的高压断路器智能化控制系统，其特征在于，所述控制模块运行主程序，其包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.基于正负零序控制算法的高压断路器智能化控制系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于正负零序控制算法的高压断路器智能化控制系统，其特征在于，所述数据采集模块包括模数转换器和多通道gpio接口，用于完成电压、电流信号的精确采样和实时传输。
3.根据权利要求1所述的基于正负零序控制算法的高压断路器智能化控制系统，其特征在于，所述控制模块中的主控芯片为stm32f407高性能微处理器，其内置dsp运算单元，用于运行控制算法并输出pwm信号，同时还可进行采集电压信号和处理中断信号。
4.根据权利要求1所述的基于正负零序控制算法的高压断路器智能化控制系统，其特征在于，所述控制模块中的正负零序控制算法，其通过对三相系统的电流和电压信号进行对称分量分解，得到正序、负序和零序分量，并独立控制正序分量以实现正常运行，抑制负序分量以减少系统不平衡，平衡零序分量以减少中性线电流。
5.根据权利要求1所述的基于正负零序控制算法的高压断路器智能化控制系统，其特征在于，所述星形连接的级联h桥静止同步补偿器的每相h桥单元数量为12个，并具有2个冗余单元，支持在单元减少至1...
【专利技术属性】
技术研发人员：张熀松，祁鹍，
申请(专利权)人：南京协澳智能控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：
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