CN111478346B - 一种可变频率变压器的故障穿越控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可变频率变压器的故障穿越控制方法,通过控制串联三相变换器的输出电压,达到以下效果:(1)抑制由定子侧电网谐波电压引起的定子谐波电压和定子谐波电流,从而消除六倍转子旋转电角速度、六倍定子同步角速度、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转矩和功率波动;(2)抑制由转子侧电网谐波电压引起的定子谐波电流,进而大幅降低六倍转子同步角速度的转矩和功率波动。本发明在没有新增任何设备的情况下使可变频率变压器具备在双边谐波电网电压下运行的能力。
Description
技术领域
本发明涉及电网异步互联技术领域,更具体地,涉及一种可变频率变压器的故障穿越控制方法。
背景技术
本申请涉及电网异步互联技术领域,特别涉及一种双边谐波电网电压下可变频率变压器的转矩和功率波动抑制方法。
随着电力系统中的非线性负载的大量使用,电压谐波畸变现象(以五次谐波和七次谐波为主)发生在输电线中的可能性逐渐增大。可变频率变压器的定子绕组和转子绕组分别连接两组输电线,因而可变频率变压器的两侧电网电压会发生谐波畸变。
当可变频率变压器的两侧电网电压发生谐波畸变时,流过可变频率变压器的电流将会谐波畸变,谐波畸变的电压和电流之间相互作用,会导致可变频率变压器的电磁转矩、有功功率和无功功率产生六倍转子旋转电角速度、六倍定子同步角速度、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。电磁转矩的波动会降低机械系统的寿命,有功功率和无功功率的波动会降低电力系统的电能质量。
为实现可变频率变压器的故障穿越控制,现有一种可变频率变压器的故障穿越电路,请参考图1。图1为现有技术的一种可变频率变压器故障穿越电路的结构示意图
现有技术中,只涉及如何实现双边不平衡电网电压下可变频率变压器的故障穿越控制,并没有考虑谐波畸变的电网电压中谐波分量导致的电磁转矩、有功功率和无功功率波动,因此无法实现双边谐波电网电压下可变频率变压器的故障穿越控制。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的无法实现双边谐波电网电压下可变频率变压器的故障穿越控制的缺陷,提供一种可变频率变压器的故障穿越控制方法。
所述方法包括以下步骤:
S1:采集定子侧电网电压usgabc、定子电压usabc、转子侧电网电压urgabc、定子电流isabc、转子旋转电相角θrm;
S2:对定子侧电网电压usgabc、定子电压usabc、转子侧电网电压urgabc、定子电流isabc、转子旋转电相角θrm进行处理,得到定子侧电网正序电压直流分量定子正序电压直流分量定子五次谐波电压直流分量定子七次谐波电压直流分量定子正序电流直流分量定子五次谐波电流直流分量和定子七次谐波电流直流分量
S3:将定子侧电网正序电压直流分量定子正序电压直流分量定子五次谐波电压直流分量定子七次谐波电压直流分量定子正序电流直流分量定子五次谐波电流直流分量和定子七次谐波电流直流分量进行处理,得到串联三相变换器正序电压参考值直流分量串联三相变换器五次谐波电压参考值直流分量串联三相变换器七次谐波电压参考值直流分量串联三相变换器五次谐波电压参考值直流分量和串联三相变换器七次谐波电压参考值直流分量
S4:将串联三相变换器正序电压参考值直流分量串联三相变换器五次谐波电压参考值直流分量串联三相变换器七次谐波电压参考值直流分量串联三相变换器五次谐波电压参考值直流分量和串联三相变换器七次谐波电压参考值直流分量进行处理,得到两相静止坐标系下串联三相变换器电压参考值
优选地,S2包括:
将定子侧电网电压usgabc和转子侧电网电压urgabc分别经过锁相环处理,得到定子侧电网电压相角θsg和转子侧电网电压相角θrg;
将负五倍转子侧电网电压相角-5θrg和正七倍转子侧电网电压相角7θrg分别与转子旋转电相角θrm相加,得到相角-5θrg+θrm和相角7θrg+θrm;
将定子侧电网电压usgabc、定子电压usabc和定子电流isabc分别经过三相静止到两相静止坐标变换处理,得到两相静止坐标系下定子侧电网电压矢量usgαβ、定子电压矢量usαβ和定子电流矢量isαβ;
将两相静止坐标系下定子侧电网电压矢量usgαβ、定子电压矢量usαβ和定子电流矢量isαβ进行处理,得到定子侧电网正序电压直流分量定子正序电压直流分量定子五次谐波电压直流分量定子七次谐波电压直流分量定子正序电流直流分量定子五次谐波电流直流分量和定子七次谐波电流直流分量
优选地,对定子侧电网电压矢量usgαβ的处理为:
优选地,对定子电压矢量usαβ的处理为:
优选地,对定子电流矢量isαβ的处理为:
优选地,S3中对定子侧电网正序电压直流分量定子正序电压直流分量定子五次谐波电压直流分量定子七次谐波电压直流分量定子正序电流直流分量定子五次谐波电流直流分量和定子七次谐波电流直流分量进行处理,所采取的处理方式为按照预设电压控制方程进行处理。
优选地,预设电压控制方程如下:
其中,Kp1和Ki1分别是定子无功电流控制器的比例系数和积分系数;Kp2和Ki2分别是定子q轴正序电压控制器的比例系数和积分系数;Kp3和Ki3分别是定子d轴五次谐波电压控制器的比例系数和积分系数;Kp4和Ki4分别是定子q轴五次谐波电压控制器的比例系数和积分系数;Kp5和Ki5分别是定子d轴七次谐波电压控制器的比例系数和积分系数;Kp6和Ki6分别是定子q轴七次谐波电压控制器的比例系数和积分系数;Kp7和Ki7分别是定子d轴五次谐波电流控制器的比例系数和积分系数;Kp8和Ki8分别是定子q轴五次谐波电流控制器的比例系数和积分系数;Kp9和Ki9分别是定子d轴七次谐波电流控制器的比例系数和积分系数;Kp10和Ki10分别是定子q轴七次谐波电流控制器的比例系数和积分系数;
表示的d轴分量,表示的q轴分量,表示的d轴分量,表示的q轴分量,表示的d轴分量,表示的q轴分量,表示的d轴分量,表示的q轴分量,表示的d轴分量,表示的q轴分量;表示串联三相变换器正序电流直流分量参考值,根据系统所需的无功功率进行设定,改变的设定值就可以改变系统的无功潮流。
优选地,S4具体为:
将串联三相变换器正序电压参考值直流分量串联三相变换器五次谐波电压参考值直流分量串联三相变换器七次谐波电压参考值直流分量串联三相变换器五次谐波电压参考值直流分量和串联三相变换器七次谐波电压参考值直流分量分别经过坐标变换处理,得到在两相静止坐标系下串联三相变换器正序电压参考值串联三相变换器五次谐波电压参考值串联三相变换器七次谐波电压参考值串联三相变换器五次谐波电压参考值和串联三相变换器七次谐波电压参考值
将串联三相变换器正序电压参考值串联三相变换器五次谐波电压参考值串联三相变换器七次谐波电压参考值串联三相变换器五次谐波电压参考值和串联三相变换器七次谐波电压参考值相加,得到在两相静止坐标系下串联三相变换器电压参考值
优选地,S4中所述的坐标变换处理具体为:经过两相旋转到两相静止坐标变换处理。
与现有技术相比,本发明技术方案的有益效果是:本发明在没有新增任何设备的情况下使可变频率变压器具备在双边谐波电网电压下运行的能力。
附图说明
图1为可变频率变压器故障穿越电路的结构示意图。
图中:1-定子侧电网、2-滤波电感、3-并联三相变换器、4-串联三相变换器、5-串联三相变压器、6-直流电容、7-H桥变换器、8-转子侧电网、9-可变频率变压器。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制;
为了更好说明本实施例,附图某些部件会有省略、放大或缩小,并不代表实际产品的尺寸;
对于本领域技术人员来说,附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1:
本实施例提供一种可变频率变压器的故障穿越控制方法。所述方法基于图1所示的电路拓扑来实现。
如图1所示,所述电路包括定子侧电网1、滤波电感2、并联三相变换器3、串联三相变换器4、控制电路、串联三相变压器5、直流电容6、H桥变换器7、转子侧电网8;
滤波电感2的一端与定子侧电网1连接,另一端与并联三相变换器3的输入端连接,并联三相变换器3的输出端分别与串联三相变换器4的输入端、H桥变换器7的输入端连接;
H桥变换器7的输出端与可变频率变压器9的直流电机(即驱动电机)连接;
串联三相变换器4的输出端与串联三相变压器5的输入端连接;
串联三相变压器5的输出端串联于定子侧电网1与可变频率变压器9的定子绕组之间;
转子侧电网8与可变频率变压器9的转子绕组连接。
所述控制电路与串联三相变换器4的控制端连接。
所述直流电容6设有并联三相变换器3与H桥变换器7之间。
本实施例所述方法可达到“用左边的一个串联三相变换器同时解决左边和右边的谐波问题”,并且维持对无功功率的控制能力。
具体思路为:通过控制串联三相变换器的输出电压,达到以下效果:(1)抑制由定子侧电网谐波电压引起的定子谐波电压和定子谐波电流,从而消除六倍转子旋转电角速度、六倍定子同步角速度、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转矩和功率波动;(2)抑制由转子侧电网谐波电压引起的定子谐波电流,进而大幅降低六倍转子同步角速度的转矩和功率波动。
S1:利用电压传感器采集定子侧电网电压usgabc、定子电压usabc和转子侧电网电压urgabc;
利用电流传感器采集定子电流isabc;
利用编码器采集转子旋转电相角θrm;
S2:将定子侧电网电压usgabc和转子侧电网电压urgabc分别经过锁相环处理,得到定子侧电网电压相角θsg和转子侧电网电压相角θrg;
将负五倍转子侧电网电压相角-5θrg和正七倍转子侧电网电压相角7θrg分别与转子旋转电相角θrm相加,得到相角-5θrg+θrm和相角7θrg+θrm;
将定子侧电网电压usgabc、定子电压usabc和定子电流isabc分别经过三相静止到两相静止坐标变换处理,得到两相静止坐标系下定子侧电网电压矢量usgαβ、定子电压矢量usαβ和定子电流矢量isαβ;
S3:将定子侧电网正序电压直流分量定子正序电压直流分量定子五次谐波电压直流分量定子七次谐波电压直流分量定子正序电流直流分量定子五次谐波电流直流分量和定子七次谐波电流直流分量按照预设电压控制方程进行处理,得到串联三相变换器正序电压参考值直流分量串联三相变换器五次谐波电压参考值直流分量串联三相变换器七次谐波电压参考值直流分量串联三相变换器五次谐波电压参考值直流分量和串联三相变换器七次谐波电压参考值直流分量
预设电压控制方程如下:
其中,Kp1和Ki1分别是定子无功电流控制器的比例系数和积分系数;Kp2和Ki2分别是定子q轴正序电压控制器的比例系数和积分系数;Kp3和Ki3分别是定子d轴五次谐波电压控制器的比例系数和积分系数;Kp4和Ki4分别是定子q轴五次谐波电压控制器的比例系数和积分系数;Kp5和Ki5分别是定子d轴七次谐波电压控制器的比例系数和积分系数;Kp6和Ki6分别是定子q轴七次谐波电压控制器的比例系数和积分系数;Kp7和Ki7分别是定子d轴五次谐波电流控制器的比例系数和积分系数;Kp8和Ki8分别是定子q轴五次谐波电流控制器的比例系数和积分系数;Kp9和Ki9分别是定子d轴七次谐波电流控制器的比例系数和积分系数;Kp10和Ki10分别是定子q轴七次谐波电流控制器的比例系数和积分系数;
表示的d轴分量,表示的q轴分量,表示的d轴分量,表示的q轴分量,表示的d轴分量,表示的q轴分量,表示的d轴分量,表示的q轴分量,表示的d轴分量,表示的q轴分量;表示串联三相变换器正序电流直流分量参考值,根据系统所需的无功功率进行设定,改变的设定值就可以改变系统的无功潮流。
S4:将串联三相变换器正序电压参考值直流分量串联三相变换器五次谐波电压参考值直流分量串联三相变换器七次谐波电压参考值直流分量串联三相变换器五次谐波电压参考值直流分量和串联三相变换器七次谐波电压参考值直流分量分别经过两相旋转到两相静止坐标变换处理,得到在两相静止坐标系下串联三相变换器正序电压参考值串联三相变换器五次谐波电压参考值串联三相变换器七次谐波电压参考值串联三相变换器五次谐波电压参考值和串联三相变换器七次谐波电压参考值
将串联三相变换器正序电压参考值串联三相变换器五次谐波电压参考值串联三相变换器七次谐波电压参考值串联三相变换器五次谐波电压参考值和串联三相变换器七次谐波电压参考值相加,得到在两相静止坐标系下串联三相变换器电压参考值
附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制;
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种可变频率变压器的故障穿越控制方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
S1:采集定子侧电网电压usgabc、定子电压usabc、转子侧电网电压urgabc、定子电流isabc、转子旋转电相角θrm;
S2:对定子侧电网电压usgabc、定子电压usabc、转子侧电网电压urgabc、定子电流isabc、转子旋转电相角θrm进行处理,得到定子侧电网正序电压直流分量定子正序电压直流分量定子五次谐波电压直流分量定子七次谐波电压直流分量定子正序电流直流分量定子五次谐波电流直流分量和定子七次谐波电流直流分量
S3:将定子侧电网正序电压直流分量定子正序电压直流分量定子五次谐波电压直流分量定子七次谐波电压直流分量定子正序电流直流分量定子五次谐波电流直流分量和定子七次谐波电流直流分量进行处理,得到串联三相变换器正序电压参考值直流分量串联三相变换器五次谐波电压参考值直流分量串联三相变换器七次谐波电压参考值直流分量串联三相变换器五次谐波电压参考值直流分量和串联三相变换器七次谐波电压参考值直流分量
S4:将串联三相变换器正序电压参考值直流分量串联三相变换器五次谐波电压参考值直流分量串联三相变换器七次谐波电压参考值直流分量串联三相变换器五次谐波电压参考值直流分量和串联三相变换器七次谐波电压参考值直流分量进行处理,得到两相静止坐标系下串联三相变换器电压参考值
2.根据权利要求1所述的可变频率变压器的故障穿越控制方法,其特征在于,S2包括:
将定子侧电网电压usgabc和转子侧电网电压urgabc分别经过锁相环处理,得到定子侧电网电压相角θsg和转子侧电网电压相角θrg;
将负五倍转子侧电网电压相角-5θrg和正七倍转子侧电网电压相角7θrg分别与转子旋转电相角θrm相加,得到相角-5θrg+θrm和相角7θrg+θrm;
将定子侧电网电压usgabc、定子电压usabc和定子电流isabc分别经过三相静止到两相静止坐标变换处理,得到两相静止坐标系下定子侧电网电压矢量usgαβ、定子电压矢量usαβ和定子电流矢量isαβ;
7.根据权利要求6所述的可变频率变压器的故障穿越控制方法,其特征在于,预设电压控制方程如下:
其中,Kp1和Ki1分别是定子无功电流控制器的比例系数和积分系数;Kp2和Ki2分别是定子q轴正序电压控制器的比例系数和积分系数;Kp3和Ki3分别是定子d轴五次谐波电压控制器的比例系数和积分系数;Kp4和Ki4分别是定子q轴五次谐波电压控制器的比例系数和积分系数;Kp5和Ki5分别是定子d轴七次谐波电压控制器的比例系数和积分系数;Kp6和Ki6分别是定子q轴七次谐波电压控制器的比例系数和积分系数;Kp7和Ki7分别是定子d轴五次谐波电流控制器的比例系数和积分系数;Kp8和Ki8分别是定子q轴五次谐波电流控制器的比例系数和积分系数;Kp9和Ki9分别是定子d轴七次谐波电流控制器的比例系数和积分系数;Kp10和Ki10分别是定子q轴七次谐波电流控制器的比例系数和积分系数;
8.根据权利要求7所述的可变频率变压器的故障穿越控制方法,其特征在于,S4具体为:
将串联三相变换器正序电压参考值直流分量串联三相变换器五次谐波电压参考值直流分量串联三相变换器七次谐波电压参考值直流分量串联三相变换器五次谐波电压参考值直流分量和串联三相变换器七次谐波电压参考值直流分量分别经过坐标变换处理,得到在两相静止坐标系下串联三相变换器正序电压参考值串联三相变换器五次谐波电压参考值串联三相变换器七次谐波电压参考值串联三相变换器五次谐波电压参考值和串联三相变换器七次谐波电压参考值
9.根据权利要求8所述的可变频率变压器的故障穿越控制方法,其特征在于,S4中所述的坐标变换处理具体为:经过两相旋转到两相静止坐标变换处理。
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- 2020-04-13 CN CN202010286211.1A patent/CN111478346B/zh active Active
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