CN104065086A - 一种用于静止无功发生装置的并联运行控制器及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电力电子控制领域，特别涉及以一种用于静止无功发生装置的并联运行控制器。其包括背板，背板上设置有多个接插件；主控板通过接插件连接在背板上，主控板用于编辑发出同步协调信号给各个被控设备，控制被控设备产生的纹波电流的相位差；通讯板通过接插件连接在背板上，通讯板与各个被控设备连接，通讯板通过基于FPGA的数据总线与主控板连接；背板上还通过接插件连接有电源板，电源板与电网连接，电源板为主控板和通讯板供电。本发明设计了一种并联运行控制器，能够对并联运行的多个低压静止无功发生装置进行控制，使多个低压静止无功发生装置并联运行成为可能；并能有效的对纹波电流进行了抑制，减少了系统的传导干扰。
Description
技术领域
本发明属于电力电子控制领域，特别涉及以一种用于静止无功发生装置的并联运行控制器。
背景技术
目前，以电力电子变流器构成的SVG低压静止无功发生装置，由于体积及散热等因素的限制，单个装置的功率容量一般在300kvar以下，应用在变压器容量较大的工况环境下，单台容量并不能满足无功补偿的容量需求，所以需要使用多台SVG设备并联运行来提供足够的容量。由于各台SVG设备都具备自己完整的一套检测控制系统，在相互之间没有通讯联络的情况下，只能通过在各机控制界面设定输出的百分比来实现各机输出电流的分配，理想的状况下各台SVG设备的输出功率应该相同，但由于硬件差异，各设备输出功率存在差别，在任何设备出现故障的情况下，正常运行的设备也不能自主调节输出量。另外，SVG设备输出的电流除了含有基波无功电流外，由于使用的半导体器件IGBT工作于开关状态，SVG设备还会发出纹波电流，纹波电流是由N个频率为IGBT开关频率整数倍的谐波电流叠加而成，随着频率的提高幅值迅速衰减。纹波电流的相位由驱动IGBT的PWM波相位所决定，而PWM波的相位又由载波所决定。并联的SVG设备有各自独立的控制系统，所以各设备的载波相互之间的相位差是随机的，这就导致各机所发出的纹波电流之间的相位差也是随机的，就会出现各机纹波相叠加的情况，而纹波电流由于频率高，会增大系统的传导干扰，对电网中的其他设备造成不利的影响。这个问题限制了同一系统中并联SVG设备的台数，降低了装置的可靠性和安全性。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，本发明能够对并联运行的静止无功发生装置进行控制，首先并联运行控制器能够对各个低压静止无功发生装置的电流进行均分，保证各个低压静止无功发生装置输出的电流的相同，其次，并联运行控制器通过向并联运行的低压静止无功发生装置发送并联运行同步协调信号，各个被控设备根据并联运行同步协调信号来控制其输出的纹波电流的相位差。
本发明通过以下技术方案实现：
一种用于静止无功发生装置的并联运行控制器，其特征在于：包括背板，背板上设置有多个接插件；
主控板通过接插件连接在背板上，主控板用于编辑发出同步协调信号给各个被控设备，控制被控设备产生的纹波电流的相位差
通讯板通过接插件连接在背板上，通讯板与各个被控设备连接，通讯板通过基于FPGA的数据总线与主控板连接；
背板上还通过接插件连接有电源板，电源板与电网连接，电源板为主控板和通讯板供电。
一种用于静止无功发生装置的并联运行控制器的控制方法：
其特征在于：包括以下步骤：
A、主控板通过通讯板接收各个低压静止无功发生装置的工作状态信号和发出目标电流值IN(N＝1,2,3,4……n)；
B、主控板根据低压静止无功发生装置的工作状态信号来确定低压静止无功发生装置的数量n，并计算出所有设备目标电流的平均数然后计算每台低压静止无功发生装置的应输出电流的绝对平均值再计算均分系数经过计算得到的均分系数通过通讯板发送到各个低压静止无功发生装置，用于修正各个低压静止无功发生装置的输出电流值Im＝IN×Ki；
C、同时，主控板上的DSP通过自身的PWM发生电路，产生一个PWM方波信号，且该PWM方波信号的频率与低压静止无功发生装置的IGBT的开关频率相同，PWM方波信号在FPGA中进行移相处理，并生成n个并联运行同步协调信号，且各个并联运行同步协调信号之间的相位差为360/n度；
D、各个低压静止无功发生装置接受到并联运行同步协调信号后，根据并联运行同步协调信号驱动IGBT，从而实现各个低压静止无功发生装置的纹波电流之间的相位差为360/n度。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明设计了一种并联运行控制器，能够对并联运行的多个低压静止无功发生装置进行控制，使多个低压静止无功发生装置并联运行成为可能；
2、本发明首先能对多个并联运行的低压静止无功发生装置的输出电流进行均分控制，保证各个设备输出的电流的幅值相同，同时通过输出并联运行同步协调信号，对各个低压静止无功发生装置的IGBT产生的纹波电流的相位进行控制，有效的对纹波电流进行了抑制，减少了现有技术中可能存在的各个纹波叠加的情况，减少了系统的传导干扰，避免对电网中的其他设备造成的不利影响，提高了整个电网系统运行的可靠性和安全性。
3、另外本发明所述的并联运行控制器拥有独立的供电电源系统，使并联运行控制器不受下辖的低压静止无功发生装置故障的影响，在任何时候都可以可靠的运行。
附图说明
通过下面结合附图的详细描述，本发明前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。其中：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的控制方法的流程图；
图3为单台低压精制无功发生装置的输出的A、B、C相开关次谐波电路；
图4为应用并联运行控制器后，四台低压静止无功发生装置输出的A、B、C相开关次谐波电流；
图中1为背板，2为电源板，3为通讯板，4为主控板，5为低压静止无功发生装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示的一种用于静止无功发生装置的并联运行控制器，其特征在于：包括背板，背板上设置有多个接插件，设置的接插件为常规的电力电器用的接插件，便于各个组件的安装和拆卸，也方便后期时进行零件的更换。
主控板通过接插件连接在背板上，主控板用于编辑发出同步协调信号给各个被控设备，控制被控设备产生的纹波电流的相位差；
通讯板通过接插件连接在背板上，通讯板与各个被控设备连接，通讯板通过基于FPGA的数据总线与主控板连接；
背板上还通过接插件连接有电源板，电源板与电网连接，电源板为主控板和通讯板供电，采用独立的供电系统，使并联运行控制器不受下辖的低压静止无功发生装置故障的影响。
一种用于静止无功发生装置的并联运行控制器的控制方法：
其特征在于：包括以下步骤：
A、主控板通过通讯板接收各个低压静止无功发生装置的工作状态信号和发出目标电流值IN(N＝1,2,3,4……n)；
B、主控板根据低压静止无功发生装置的工作状态信号来确定低压静止无功发生装置的数量n，并计算出所有设备目标电流的平均数然后计算每台低压静止无功发生装置的应输出电流的绝对平均值再计算均分系数经过计算得到的均分系数通过通讯板发送到各个低压静止无功发生装置，用于修正各个低压静止无功发生装置的输出电流值Im＝IN×Ki；
C、同时，主控板上的DSP通过自身的PWM发生电路，产生一个PWM方波信号，且该PWM方波信号的频率与低压静止无功发生装置的IGBT的开关频率相同，PWM方波信号在FPGA中进行移相处理，并生成n个并联运行同步协调信号，且各个并联运行同步协调信号之间的相位差为360/n度；
D、各个低压静止无功发生装置接受到并联运行同步协调信号后，根据并联运行同步协调信号驱动IGBT，从而实现各个低压静止无功发生装置的纹波电流之间的相位差为360/n度。
如图3所示，图中对应1、2、3号波形分别是在应用并联运行控制器之前，单台低压静止无功发生装置的输出的A、B，C相开关次谐波电流，频率为5kHz，最大峰峰值为56A。
如图4所示，图中对应1、2、3号波形分别是在应用并联运行控制器之后，四台低压静止无功发生装置的输出的A、B，C相开关次谐波电流，频率为20kHz，最大峰峰值为18A。
将图3和图4对比可知，本发明所述的并联运行控制器能够对输出的开关次谐波电流进行抑制，减少其对系统的影响，保证设备的正常运行。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明设计了一种并联运行控制器，能够对并联运行的多个低压静止无功发生装置进行控制，使多个低压静止无功发生装置并联运行成为可能；
2、本发明首先能对多个并联运行的低压静止无功发生装置的输出电流进行均分控制，保证各个设备输出的电流的幅值相同，同时通过输出并联运行同步协调信号，对各个低压静止无功发生装置的IGBT产生的纹波电流的相位进行控制，有效的对纹波电流进行了抑制，减少了现有技术中可能存在的各个纹波叠加的情况，减少了系统的传导干扰，避免对电网中的其他设备造成的不利影响，提高了整个电网系统运行的可靠性和安全性。
3、另外本发明所述的并联运行控制器拥有独立的供电电源系统，使并联运行控制器不受下辖的低压静止无功发生装置故障的影响，在任何时候都可以可靠的运行。
本发明并不局限于所述的实施例，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神即公开范围内，仍可作一些修正或改变，故本发明的权利保护范围以权利要求书限定的范围为准。
Claims (2)
1.一种用于静止无功发生装置的并联运行控制器，其特征在于：包括背板，背板上设置有多个接插件；
主控板通过接插件连接在背板上，主控板用于编辑发出同步协调信号给各个被控设备，控制被控设备产生的纹波电流的相位差
通讯板通过接插件连接在背板上，通讯板与各个被控设备连接，通讯板通过基于FPGA的数据总线与主控板连接；
背板上还通过接插件连接有电源板，电源板与电网连接，电源板为主控板和通讯板供电。
2.一种用于静止无功发生装置的并联运行控制器的控制方法：
其特征在于：包括以下步骤：
A、主控板通过通讯板接收各个低压静止无功发生装置的工作状态信号和发出目标电流值IN(N＝1,2,3,4……n)；
B、主控板根据低压静止无功发生装置的工作状态信号来确定低压静止无功发生装置的数量n，并计算出所有设备目标电流的平均数然后计算每台低压静止无功发生装置的应输出电流的绝对平均值再计算均分系数经过计算得到的均分系数通过通讯板发送到各个低压静止无功发生装置，用于修正各个低压静止无功发生装置的输出电流值Im＝IN×Ki；
C、同时，主控板上的DSP通过自身的PWM发生电路，产生一个PWM方波信号，且该PWM方波信号的频率与低压静止无功发生装置的IGBT的开关频率相同，PWM方波信号在FPGA中进行移相处理，并生成n个并联运行同步协调信号，且各个并联运行同步协调信号之间的相位差为360/n度；
D、各个低压静止无功发生装置接受到并联运行同步协调信号后，根据并联运行同步协调信号驱动IGBT，从而实现各个低压静止无功发生装置的纹波电流之间的相位差为360/n度。
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