CN107346891A

CN107346891A - 具有接线纠错功能的静止无功补偿器

Info

Publication number: CN107346891A
Application number: CN201610412152.1A
Authority: CN
Inventors: 廖旎焕; 陈建军; 王雯婷; 彭群娜
Original assignee: Taizhou Jin Gu Intelligent Technology Co Ltd
Current assignee: Huzhou Honghu Electric Co.,Ltd.
Priority date: 2016-06-14
Filing date: 2016-06-14
Publication date: 2017-11-14

Abstract

本发明公开了一种具有接线纠错功能的静止无功补偿器，包括参数测量模块、控制驱动模块和无功补偿输出模块；控制驱动模块包括微处理器、PWM模块和接线纠错模块；无功补偿输出模块包括三相逆变电路，微处理器用于根据参数测量模块测得的上述参数控制PWM模块驱动三相逆变电路的通断。本发明在SVG中增加了接线纠错模块，在控制逆变电路对交流电网进行无功补偿之前先由接线纠错模块在微处理器的控制下用于识别出三相外接端子、交流电网的三相母线、三个外接互感器端子、三相负载与三相逆变输出电流之间的不对应状态并调整为对应状态，从而保证控制的准确性，有效防止发生过流保护或逆变电路烧毁等安全事故。

Description

具有接线纠错功能的静止无功补偿器

技术领域

本发明涉及一种具有接线纠错功能的静止无功补偿器。

背景技术

SVG（Static Var Generator，静止无功补偿器或发生器），采用IGBT（InsulatedGate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管，一种可关断电力电子器件）组成自换相桥式电路，经过电抗器并联在电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接控制其交流侧电流，迅速吸收或者发出所需的无功功率，实现快速动态调节无功的目的，作为有源型补偿装置，不仅可以跟踪冲击型负载的冲击电流，而且也可以对谐波电流进行跟踪补偿。SVG是典型的电力电子设备，由三个基本功能模块构成：检测模块、控制运算模块及补偿输出模块。其工作原理为由外部电流互感器CT检测系统的电流信息，然后经由控制芯片分析出当前的电流信息、如PF、S、Q等；然后由控制器给出补偿的驱动信号，最后由SVG中的逆变电路组成的逆变回路发出补偿电流。由于其具有良好的动态跟踪性能、连续补偿能力、双向补偿功能，所以在电力系统得到了普遍的认可。在SVG实际应用中，控制系统需要测量三相母线电压、三相逆变输出电流、三相负载电流，三相母线电压和三相逆变输出电流测量会集成在SVG设备内部，但三相负载电流的测量互感器会安装在SVG设备外部尽量接近补偿负载的地方。

SVG现场安装时，需要将SVG设备的三相外接线按照正确相序连接到母线上，同时将测量负载电流的外部互感器也按照正确相序连接到SVG设备，但由于安装工人的疏忽和失误，常常会出现负载电流相序和逆变输出电流相序不相一致的情况，该情况发生时，SVG设备的控制系统就会出现以A相测量值去控制B相或C相的情况（类似地，A相发生的情况也有可能发生在B相或C相上），导致控制混乱、出错，往往会使控制失效且发生过流保护，最终导致SVG脱网并停止工作。

同样的情况在SVG设备生产时也会发生，由于装配工人的失误，导致三相母线电压相序和逆变输出电流相序不一致的情况，这种失误的装配会导致SVG控制程序以A相的测量值调节逆变电路B相的输出，并且错误地耦合到B相上（类似地，A相发生的情况也有可能发生在B相或C相上），其表现在当SVG设备首次上电调试时发生控制混乱和过电流保护，严重时会导致逆变电路烧毁。

上述问题究其原因，就是母线电压测量相序、逆变输出电流相序和负载电流测量相序不相对应导致的控制算法混乱现象。SVG控制算法的正确执行依赖于上述三个参数的三相测量硬件电路连接和用于控制算法的上述三个参数的实时采集数据通道相对应，且按照正确的相序。

发明内容

本发明的目的是解决目前SVG安装或生产过程中，容易发生操作失误导致接线错误，从而不能使SVG中控制模块的控制信号传送通道与相应参数的采集通道及受控参数的接收通道保持一致，导致控制混乱和失灵的技术问题。

为实现以上发明目的，本发明提供一种具有接线纠错功能的静止无功补偿器，其特征在于，包括参数测量模块、控制驱动模块和无功补偿输出模块；

所述参数测量模块用于采集下述参数：三相母线电压、三相逆变输出电流和三相负载电流；

所述控制驱动模块包括微处理器、PWM模块和接线纠错模块；

所述参数测量模块测得的所述三相母线电压分别发送至所述微处理器的三个电压输入端口，所述三相逆变输出电流分别发送至所述微处理器的第一组三个电流输入端口，所述三相负载电流分别发送至所述微处理器的第二组三个电流输入端口；

所述无功补偿输出模块包括三相逆变电路，所述三相逆变电路的三个输出端分别通过电抗器连接至交流电网的三相母线，所述PWM模块的三个输出端分别连接至所述三相逆变电路的三个输入端，所述PWM模块的三个输入端分别连接至所述微处理器的三个输出端口，所述微处理器用于根据所述参数测量模块测得的上述参数控制所述PWM模块驱动所述三相逆变电路的通断；

所述接线纠错模块在所述微处理器的控制下用于识别出所述静止无功补偿器的三相外接端子与交流电网的三相母线之间的相序错误状态并调整为正确状态、识别出所述静止无功补偿器的三个外接互感器端子与三相负载之间接线的不对应状态并调整为对应状态及识别出所述三相母线电压与所述三相逆变输出电流之间的不对应状态并调整为对应状态。

进一步地，所述接线纠错模块包括线序识别子模块和线序调整子模块；

所述线序识别子模块用于通过采集三相母线电压瞬时值来识别三相母线电压各相的相序，并通过采集三相负载电流瞬时值来识别三相负载电流各相的相序；

所述线序调整子模块用于：

当采集的所述三相母线电压瞬时值与所述微处理器的三个电压输入端口处的三相母线电压接口值不对应时，调整所述三相母线电压采样值与所述三相母线电压接口值的对应关系，直至二者相对应；

当采集的所述三相负载电流瞬时值与所述微处理器的第二组三个电流输入端口处的三相负载电流接口值不对应时，调整所述三相负载电流采样值与所述三相负载电流接口值的对应关系，直至二者相对应；

当三相母线电压实际值与三相逆变输出电流实际值之间不对应时，调整所述三相母线电压实际值与所述三相逆变输出电流实际值之间的对应关系，直至二者相对应。

进一步地，所述线序识别子模块包括一个定时器，所述定时器用于依次记录三相电压中某相电压发生由负到正过零点的时刻，或用于依次记录三相电流中某相电流由负到正过零点的时刻，并都按照发生的先后顺序依次记为A相、B相和C相。

进一步地，当三相母线电压实际值与三相逆变输出电流实际值之间不对应时，所述线序调整子模块通过所述微处理器在所述PWM模块的三个输入端中的任一个中注入高频调制信号，将该注入高频调制信号的PWM模块输入端标记为第i（i=1，2，3）端，并在三相逆变输出电流采样通道进行检测，从逆变输出电流中检出所述高频调制信号的相与所述第i端对应；同时也在三相母线电压采样通道进行检测，从所述母线电压中检出所述高频调制信号的相与所述第i端对应。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明在SVG中增加了接线纠错模块，在控制逆变电路对交流电网进行无功补偿之前先由接线纠错模块在微处理器的控制下用于识别出所述静止无功补偿器的三相外接端子与交流电网的三相母线之间的相序错误状态并调整为正确状态、识别出所述静止无功补偿器的三个外接互感器端子与三相负载之间接线的不对应状态并调整为对应状态及识别出所述三相母线电压与所述三相逆变输出电流之间的不对应状态并调整为对应状态，从而保证控制的准确性，有效防止发生过流保护或逆变电路烧毁等安全事故。

附图说明

图1是本发明的原理框图；

图2是本发明工作原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1-2所示，本发明的具有接线纠错功能的静止无功补偿器，分别以Ua、Ub、Uc表示实际三相母线电压；以Ioa、Iob、Ioc表示实际三相逆变电流；以Ila、Ilb、Ilc表示实际三相负载电流。

以带“’”表示参数测量模块的AD采集值或PWM模块的输出值，其中Ua’、Ub’、Uc’表示AD采集的三相母线电压；以Ioa’、Iob’、Ioc’表示PWM输出的三相逆变电流；以Ila’、Ilb’、Ilc’表示AD采集的三相负载电流。

以带“’’”表示采样数据反馈到微处理器输入端口的接口值，其中Ua’’、Ub’’、Uc’’表示母线三相电压接口值；以Ioa’’、Iob’’、Ioc’’表示三相逆变电流接口值；以Ila’’、Ilb’’、Ilc’’表示三相负载电流接口值。

正确的连接情况是实际值、AD采集值或PWM输出值和接口值对应连接，如下：

Ua－Ua’－Ua’’、Ub－Ub’－Ub’’、Uc－Uc’－Uc’’；

Ioa－Ioa’－Ioa’’、Iob－Iob’－Iob’’、Ioc－Ioc’－Ioc’’；

Ila－Ila’－Ila’’、Ilb－Ilb’－Ilb’’、Ilc－Ilc’－Ilc’’；

接线错误情况有以下两种：

第一种情况为“对应错”，由人为错误配线或安装失误导致，如下：

Ua－Ua’－Ua’’、Ub－Ub’－Ub’’、Uc－Uc’－Uc’’；

Ilb－Ilb’－Ila’’、Ila－Ila’－Ilb’’、Ilc－Ioc’－Ilc’’；（负载电流互感器A和B相接反）；

第二种情况为“相序错”，也由人为错误配线或安装失误导致，如下：

Ub－Ub’－Ua’’、Ua－Ua’－Ub’’、Uc－Uc’－Uc’’；（A和B相序错）；

Iob－Iob’－Ioa’’、Ioa－Ioa’－Iob’’、Ioc－Ioc’－Ioc’’；（A和B相序错）；

Ilb－Ilb’－Ila’’、Ila－Ila’－Ilb’’、Ilc－Ilc’－Ilc’’；（A和B相序错）；

在SVG设备设计过程，母线电压和负载电流6个测量实际值是和AD测量通道对应的，而AD测量通道和控制算法的接口通道是对应的，控制算法的输出接口通道和逆变输出PWM通道是对应的，当产品设计完成，上述对应关系是确定的，不可更改的。

SVG产品生产过程通过配线实现母线电压通道和PWM输出通道的对应关系；产品内烧写的程序实现母线电压通道和控制算法接口的对应关系，当满足母线电压通道和控制算法通道对应关系后，PWM输出通道和控制算法接口也是对应的，这些工作是在工厂生产过程完成的，且明确标识了Ua、Ub、Uc三相外接线端子，同时需要外接的还有负载电流互感器Ila、Ilb、Ilc。

SVG产品在现场安装时，会将三相外接线连接到需要补偿的电网上去，此时，Ua、Ub、Uc三相外接线端子必须和电网对应的ABC三相正确连接，否则就会出现“相序错”的情况。

SVG产品在现场安装时，还需要连接负载电流互感器到需要补偿的负载线上，这三个电流互感器的连接也要求和电网A、B、C三相对应，且和SVG产品标识上的负载电流互感器Ila、Ilb、Ilc连接端子对应，否则就会出现“对应错”的情况。

具有接线纠错模块的SVG是在原有SVG控制程序的基础上附加了一段纠错程序，纠错程序先于控制逆变电路对交流电网进行无功补偿控制程序运行，纠错程序的纠错过程描述如下：

①设备接线完成后首次通电，设备默认关闭逆变电路对交流电网进行无功补的偿控制程序，而启动纠错功能。

②同步采样母线电压瞬时值，观测三相电压由负到正过零点，见到第一个过零点时启动一个定时器，并依次记录第二个、第三个过零点，三个过零点测量完毕后即可确定计时时间上第一个过零的就是Ua’、第二个是Ub’、第三个是Uc’。

③如果上述测量的Ua’、Ub’、Uc’和接口值Ua’’、Ub’’、Uc’’对应，则继续下一步，如不对应，则说明实际连接的Ua’、Ub’、Uc’ 和Ua’’、Ub’’、Uc’’之间存在错位，则调整母线电压AD采样值Ua’、Ub’、Uc’和接口值Ua’’、Ub’’、Uc’’的对应关系，直至满足对应为止。

④同步采样负载电流瞬时值，观测三相电流由负到正过零点，见到第一个过零点时启动一个定时器，并依次记录第二个、第三个过零点，三个过零点测量完毕后即可确定计时时间上第一个过零的就是Ila’、第二个是Ilb’、第三个是Ilc’。

⑤如果上述测量的Ila’、Ilb’、Ilc’和接口值Ila’’、Ilb’’、Ilc’’对应，则继续下一步，如不对应，则说明实际连接的Ila’、Ilb’、Ilc’ 和Ila’’、Ilb’’、Ilc’’之间存在错位，则调整负载电流AD采样值Ila’、Ilb’、Ilc’和接口值Ila’’、Ilb’’、Ilc’’的对应关系，直至满足对应为止。

⑥如果已知设备中母线电压实际值Ua、Ub、Uc和逆变输出电流实际值Ioa、Iob、Ioc是对应的，则在第③步调整Ua’、Ub’、Uc’和Ua’’、Ub’’、Uc’’的对应关系时同步调整PWM模块输出的三相逆变电流Ioa’、Iob’、Ioc’和接口值Ioa’’、Iob’’、Ioc’’的对应关系。

⑦如果已知设备中母线电压实际值Ua、Ub、Uc和逆变输出电流实际值Ioa、Iob、Ioc并不对应，则线序调整子模块通过微处理器在PWM模块的三个输入端中的任一个中注入高频调制信号，将该注入高频调制信号的PWM模块输入端标记为第i（i=1，2，3）端，并在三相逆变输出电流采样通道进行检测，从逆变输出电流中检出高频调制信号的相与第i端对应；同时也在三相母线电压采样通道进行检测，从母线电压中检出高频调制信号的相与第i端对应，即依照母线电压Ua、Ub、Uc的线序调整对应的PWM输出端口，同时同步调整母线电压Ua、Ub、Uc和逆变输出电流Ioa、Iob、Ioc的对应关系。

至此，所有的相序关系和对应关系调整完毕，可以启动控制逆变电路对交流电网进行无功补偿的控制程序。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims

1.具有接线纠错功能的静止无功补偿器，其特征在于，包括参数测量模块、控制驱动模块和无功补偿输出模块；

所述控制驱动模块包括微处理器、PWM模块和接线纠错模块；

2.如权利要求1所述的具有接线纠错功能的静止无功补偿器，其特征在于，所述接线纠错模块包括线序识别子模块和线序调整子模块；

所述线序调整子模块用于：

3.如权利要求2所述的具有接线纠错功能的静止无功补偿器，其特征在于，所述线序识别子模块包括一个定时器，所述定时器用于依次记录三相电压中某相电压发生由负到正过零点的时刻，或用于依次记录三相电流中某相电流由负到正过零点的时刻，并都按照发生的先后顺序依次记为A相、B相和C相。

4.如权利要求2或3所述的具有接线纠错功能的静止无功补偿器，其特征在于，当三相母线电压实际值与三相逆变输出电流实际值之间不对应时，所述线序调整子模块通过所述微处理器在所述PWM模块的三个输入端中的任一个中注入高频调制信号，将该注入高频调制信号的PWM模块输入端标记为第i（i=1，2，3）端，并在三相逆变输出电流采样通道进行检测，从逆变输出电流中检出所述高频调制信号的相与所述第i端对应；同时也在三相母线电压采样通道进行检测，从所述母线电压中检出所述高频调制信号的相与所述第i端对应。