CN110707718B - 用于背靠背功率阀组对冲测试的控制方法 - Google Patents

用于背靠背功率阀组对冲测试的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了用于背靠背功率阀组对冲测试的控制方法。所用的功率阀组采用背靠背“back‑to‑back”的拓扑结构，由H桥链节1、H桥链节2和共直流电容构成。对冲测试时，共直流电容接于直流稳压源上，开关K1断开，链节1的左桥通过试验电抗器L1与链节2的左桥相连，链节1的右桥通过试验电抗器L2与链节2的右桥相连；对冲测试结束后，合上开关K1将直流电容储能的能量快速释放掉。通过控制两链节输出电压的幅值和相位实现无功功率交换。链节1采用给定的参考正弦波作为IGBT的调制信号，链节2采用给定无功电流控制，生成参考信号作为其IGBT的调制信号。

Description

用于背靠背功率阀组对冲测试的控制方法
技术领域
本申请属于电力电子技术领域，具体提出了用于背靠背功率阀组对冲测试的控制方法，
背景技术
随着半导体器件的更新、计算机控制和通信技术的高度发展，为灵活交流技术的发展提供了必要的技术基础。FACTS的概念提出以后，各种工业样机及产品相继投运，如晶闸管控制串联补偿器、静止同步补偿器STATCOM、统一潮流控制器(UPFC)、高压岸电变频电源、铁路同相供电、柔性交直流配电网等，它们在解决日益突出的供电可靠性和电能质量问题方面，发挥了巨大的作用。
级联背靠背阀组链节作为高压大功率变流器中的一种重要的拓扑结构，在目前的产品中应用最为广泛。对冲试验的目的是：组装的单个功率单元，在总体上柜前，保证其功率控制板驱动、控制装置通信、各部件接线，以及功率单元在额定电压、额定电流下的散热性、稳定性等都能正常工作，保证变流器整体性能测试前，各功率单元都能正常工作。目前的背靠背试验方法，主要是通过给定电压幅值和相位差、通过功率阀组间的自平衡进行对冲，因此输出的无功是在某一个范围内达到的一种自平衡，不能定性的表达出阀组吸收和发出的无功量，不能对级联阀组输出的交流测电压、交流电流以及被充模块的直流电压进行精准的控制，且由于功率单元内部模块的参数存在差异化，每一组功率单元达到额定电流对冲时对应的幅值和相位差很大可能不一样，在运行过程中需要不断调整这几个量，造成控制繁琐，不够智能。
对级联背靠背阀组链节的系统建模、整体拓扑结构等研究的较多，但对单链节的运行设计控制策略的研究较少。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提出一种用于背靠背功率阀组对冲测试的控制方法，使链节能够按照指令要求实现链节间的无功功率交换。
为解决上述技术问题，本申请提出了用于背靠背功率阀组对冲测试的控制方法，所述控制方法适用的背靠背功率阀组为两个共直流的H桥功率阀组链节，通过两个连接电抗器相连；
所述背靠背功率阀组包括四个桥臂和共直流电容器，基于级联多电平原理组成一个链节，第1桥臂和第2桥臂的输入端并联，第1换桥臂的输出端与第2桥臂的输出端并联，构成H桥链节1；第3桥臂和第4桥臂的输入端并联，第3换桥臂的输出端与第4桥臂的输出端并联，构成H桥链节2；链节1和链节2的输入端接电容正极、链节1和链节2的输出端接电容负极；
所述桥臂包括两个IGBT串联和二极管反并联组成；
所述直流电容旁并联有起到能量快速释放的作用的开关K1和电阻R；
所述功率阀组链节1的左桥通过试验电抗器L1与链节2的左桥相连，链节1的右桥通过试验电抗器L2与链节2的右桥相连；
所述背靠背拓扑共直流电容器由外接直流稳压电源供电，所述背靠背功率阀组通过控制两链节输出电压的幅值和相位实现无功功率交换。
优选的，控制方法包括如下步骤：
步骤一、采用给定的参考正弦波作为链节1的调制信号；
步骤二、采用给定无功电流控制，生成链节2的参考信号。
优选的，所述步骤一包括如下步骤：
给定一个频率为50Hz，幅值为0.8，初相角为0°的正弦电压调制波，作为整个系统的电压和频率支撑；
与三角波比较生成链节1左桥臂T1的脉冲驱动信号，T2的脉冲信号取反；将给定的正弦电压调制波反相，同时与三角波比较作为右桥臂T3的脉冲驱动信号，T4的脉冲信号取反。
优选的，步骤二包括如下步骤：
由于共直流电容由外部稳定直流源直接供电，因而直流电压可以不需要额外增加控制环节，即背靠背功率阀组运行所需的有功功率损耗直接由外部电源提供；
给定链节2的无功电流参考值，即背靠背功率阀组运行的额定电流，采集试验电抗器L1支路流过的电流，与参考电流作比较，经过准比例谐振控制器控制，生成链节2的调制波信号；
与三角波比较生成链节2左桥臂T1的脉冲驱动信号，T2的脉冲信号取反；将生成的调制波信号反相，同时与三角波比较，作为右桥臂T3的脉冲驱动信号，T4的脉冲信号取反。
优选的，所述控制方法包括：
采用准比例谐振控制器PR控制器对无功电流进行直接控制，准比例谐振控制器是R控制器与比例调节器的结合，传递函数G(s)表达式如下：
Figure GDA0002282913560000031
式中，Kr是积分系数；ω0是谐振控制器的谐振频率，待消去的n次谐波频率；ωc是截止频率；其中，随着ωc的增加，控制器的带宽增大；Kr影响控制器的增益，而不影响控制器的带宽，控制器的增益和Kr成正比；
其中，Kp、Kr分别为PR控制器的比例系数和积分系数。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
通过控制两链节输出电压的幅值和相位实现无功功率交换。链节1采用给定的参考正弦波作为IGBT的调制信号，链节2采用给定无功电流控制，生成参考信号作为其IGBT的调制信号。保证两个链节在额定的电压、电流下运行，实现两个链节间指定的无功功率交换，以验证功率阀组的温升、损耗等技术指标是否符合设计要求，同时检测子模块内部接线是否正确，以及与控制装置通信是否正常。
附图说明
图1为本发明实施例提出的链节结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本申请提出了用于背靠背功率阀组对冲测试的控制方法，所适用的链节结构图如图1所示，所述背靠背功率阀组为两个共直流的H桥功率阀组链节，通过两个连接电抗器相连；
所述背靠背功率阀组包括四个桥臂和共直流电容器，基于级联多电平原理组成一个链节，第1桥臂和第2桥臂的输入端并联，第1换桥臂的输出端与第2桥臂的输出端并联，构成H桥链节1；第3桥臂和第4桥臂的输入端并联，第3换桥臂的输出端与第4桥臂的输出端并联，构成H桥链节2；链节1和链节2的输入端接电容正极、链节1和链节2的输出端接电容负极；
所述桥臂包括两个IGBT串联和二极管反并联组成；
所述直流电容旁并联有起到能量快速释放的作用的开关K1和电阻R；
所述功率阀组链节1的左桥通过试验电抗器L1与链节2的左桥相连，链节1的右桥通过试验电抗器L2与链节2的右桥相连；
所述背靠背拓扑共直流电容器由外接直流稳压电源供电，所述背靠背功率阀组通过控制两链节输出电压的幅值和相位实现无功功率交换。
一种适用于背靠背功率阀组对冲测试的控制方法的控制框图。
1)给定的参考正弦电压波u1ref作为链节1的调制参考信号，与三角波比较生成链接1左桥臂上IGBT驱动信号，去反后作为链接1左桥臂下IGBT驱动信号；将给定u1ref取负，与三角波比较生成链接1右桥臂上IGBT驱动信号，去反后作为链接1右桥臂下IGBT驱动信号。
给定一个频率为50Hz，幅值为0.8，初相角为0°的正弦电压调制波，作为整个系统的电压和频率支撑；
与三角波比较生成链节1左桥臂T1的脉冲驱动信号，T2的脉冲信号取反；将给定的正弦电压调制波反相，同时与三角波比较作为右桥臂T3的脉冲驱动信号，T4的脉冲信号取反。
2)采用给定无功电流参考值，与实际的采样电流进行比较，经过PR控制器，生成链节2的参考信号u2ref，与三角波比较生成链接2左桥臂上IGBT驱动信号，去反后作为链接2左桥臂下IGBT驱动信号；将生成u2ref取负，与三角波比较生成链接2右桥臂上IGBT驱动信号，去反后作为链接2右桥臂下IGBT驱动信号。
由于共直流电容由外部稳定直流源直接供电，因而直流电压可以不需要额外增加控制环节，即背靠背功率阀组运行所需的有功功率损耗直接由外部电源提供；
给定链节2的无功电流参考值，即背靠背功率阀组运行的额定电流，采集试验电抗器L1支路流过的电流，与参考电流作比较，经过准比例谐振控制器控制，生成链节2的调制波信号；
与三角波比较生成链节2左桥臂T1的脉冲驱动信号，T2的脉冲信号取反；将生成的调制波信号反相，同时与三角波比较，作为右桥臂T3的脉冲驱动信号，T4的脉冲信号取反。
所述控制方法包括：
采用准比例谐振控制器PR控制器对无功电流进行直接控制，准比例谐振控制器是R控制器与比例调节器的结合，传递函数G(s)表达式如下：
Figure GDA0002282913560000051
式中，Kr是积分系数；ω0是谐振控制器的谐振频率，待消去的n次谐波频率；ωc是截止频率；其中，随着ωc的增加，控制器的带宽增大；Kr影响控制器的增益，而不影响控制器的带宽，控制器的增益和Kr成正比；
其中，Kp、Kr分别为PR控制器的比例系数和积分系数。
对冲测试时，共直流电容接于直流稳压源上，开关K1断开，链节1的左桥通过试验电抗器L1与链节2的左桥相连，链节1的右桥通过试验电抗器L2与链节2的右桥相连；对冲测试结束后，合上开关K1将直流电容储能的能量快速释放掉。通过控制两链节输出电压的幅值和相位实现无功功率交换。链节1采用给定的参考正弦波作为IGBT的调制信号，链节2采用给定无功电流控制，生成参考信号作为其IGBT的调制信号。最终，保证两个链节在额定的电压、电流下运行，实现两个链节间指定的无功功率交换，以验证功率阀组的温升、损耗等技术指标是否符合设计要求，同时检测子模块内部接线是否正确，以及与控制装置通信是否正常。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.用于背靠背功率阀组对冲测试的控制方法，其特征在于，所述控制方法适用的背靠背功率阀组为两个共直流的H桥功率阀组链节，通过两个连接电抗器相连；
所述背靠背功率阀组包括四个桥臂和共直流电容器，基于级联多电平原理组成一个链节，第1桥臂和第2桥臂的输入端并联，第1换桥臂的输出端与第2桥臂的输出端并联，构成H桥链节1；第3桥臂和第4桥臂的输入端并联，第3换桥臂的输出端与第4桥臂的输出端并联，构成H桥链节2；链节1和链节2的输入端接电容正极、链节1和链节2的输出端接电容负极；
所述桥臂包括两个依次串联的IGBT，每个IGBT与一个二极管反并联；
所述直流电容旁并联有起到能量快速释放的作用的开关K1和电阻R；
所述功率阀组链节1的左桥通过试验电抗器L1与链节2的左桥相连，链节1的右桥通过试验电抗器L2与链节2的右桥相连；
所述背靠背拓扑共直流电容器由外接直流稳压电源供电，所述背靠背功率阀组通过控制两链节输出电压的幅值和相位实现无功功率交换。
2.基于权利要求1所述的用于背靠背功率阀组对冲测试的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、采用给定的参考正弦波作为链节1的调制信号；
步骤二、采用给定无功电流控制，生成链节2的参考信号。
3.根据权利要求2所述的用于背靠背功率阀组对冲测试的控制方法，其特征在于，所述步骤一包括如下步骤：
给定一个频率为50Hz，幅值为0.8，初相角为0°的正弦电压调制波，作为整个系统的电压和频率支撑；
与三角波比较生成链节1左桥臂T1的脉冲驱动信号，T2的脉冲信号取反；将给定的正弦电压调制波反相，同时与三角波比较作为右桥臂T3的脉冲驱动信号，T4的脉冲信号取反。
4.根据权利要求2所述的用于背靠背功率阀组对冲测试的控制方法，其特征在于，步骤二包括如下步骤：
由于共直流电容由外部稳定直流源直接供电，因而直流电压可以不需要额外增加控制环节，即背靠背功率阀组运行所需的有功功率损耗直接由外部电源提供；
给定链节2的无功电流参考值，即背靠背功率阀组运行的额定电流，采集试验电抗器L1支路流过的电流，与参考电流作比较，经过准比例谐振控制器控制，生成链节2的调制波信号；
与三角波比较生成链节2左桥臂T1的脉冲驱动信号，T2的脉冲信号取反；将生成的调制波信号反相，同时与三角波比较，作为右桥臂T3的脉冲驱动信号，T4的脉冲信号取反。
5.根据权利要求4所述的用于背靠背功率阀组对冲测试的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
采用准比例谐振控制器PR控制器对无功电流进行直接控制，准比例谐振控制器是R控制器与比例调节器的结合，传递函数G(s)表达式如下：
Figure FDA0002942127810000021
式中，Kr是积分系数；ω0是谐振控制器的谐振频率，待消去的n次谐波频率；ωc是截止频率；其中，随着ωc的增加，控制器的带宽增大；Kr影响控制器的增益，而不影响控制器的带宽，控制器的增益和Kr成正比；
其中，Kp、Kr分别为PR控制器的比例系数和积分系数。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116381395B (zh) * 2023-06-05 2023-08-01 北京市轨道交通运营管理有限公司 一种功率转换器阀组对冲试验平台及测试方法
CN117092440A (zh) * 2023-10-16 2023-11-21 东方电子股份有限公司 一种功率单元测试装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB801629A (en) * 1954-11-19 1958-09-17 Creed & Co Ltd Apparatus for measuring and correcting phase delay distortion in a facsimile communication system
DE3417676A1 (de) * 1984-05-12 1985-11-14 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Vorrichtung zur verarbeitung von signalen eines signalgebers
JP3275382B2 (ja) * 1992-09-01 2002-04-15 株式会社明電舎 インバータ回路の単体試験装置
JP4666507B2 (ja) * 2006-03-01 2011-04-06 東京瓦斯株式会社 単独運転検出装置の試験装置および試験方法
CN203720321U (zh) * 2014-01-21 2014-07-16 清华大学 一种模块化多电平换流器换流阀的功率对冲试验装置
CN106292634A (zh) * 2016-08-27 2017-01-04 上海科梁信息工程股份有限公司 开关型功率放大装置及模拟变流控制方法
CN206834744U (zh) * 2017-06-23 2018-01-02 国家电网公司 特高压直流换流站中阀厅与直流场的布置结构
CN207743702U (zh) * 2018-01-29 2018-08-17 太原理工大学 一种链式statcom直流母线电压控制装置
CN109066745B (zh) * 2018-08-09 2022-03-15 蔚来(安徽)控股有限公司 电储能系统及其运行控制方法、装置、系统

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