CN111884204A - 一种无触点调控稳压装置的选相切换控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无触点调控稳压装置的选相切换控制方法，包括以下：设计无触点补偿式交流稳压装置结构；根据所述无触点补偿式交流稳压装置结构，分析其工作原理，得到所述无触点交流稳压装置的输出电压和输入电压的关系；简化三相调压变压器回路模型，计算得到三相调压变压器的主磁通；分析三相变压调压器的主磁通，设计基于负载特性的选相切换策略，进而改变所述晶闸管组件的投切方式，抑制所述无触点补偿交流稳压装置切换过程中存在的励磁涌流。本发明提供的有益效果是：最大限度抑制无触点调控稳压装置选相切换过程中的励磁涌流，确保装置切换过程中的稳定、可靠。

Description

一种无触点调控稳压装置的选相切换控制方法

技术领域

本发明涉及电气控制领域，尤其涉及一种无触点调控稳压装置的选相切换控制方法。

背景技术

在低压配电网中，电网电压易受负荷变化的影响而发生大幅度、频繁波动。加之新能源引入后，新能源出力的波动性会导致电压波动，电压的波动是不可避免的，在辐射型网络中尤其突出。为稳定电网电压、联络电网、调节负荷潮流，很有必要进行电压动态自动调节。由于结构简单和成本可控，无触点补偿式交流稳压装置(以下简称三相动态补偿装置)被广泛应用于低压配电网的稳压、调压领域。目前常用的交流稳压装置基本采用电流或电压过零点为参考进行档位切换，由于受到三相动态补偿装置中变压器的励磁电感非线性、铁芯磁通饱和特性的影响，随机投入空载变压器必然会产生幅值非常大的励磁涌流。涌流持续冲击变压器将会降低变压器使用寿命，引起前级保护装置误动作，甚至对晶闸管造成损坏。此外，涌流中还含有大量谐波成分，会大大降低供电质量。因此，实现切换过程中的变压器励磁涌流的抑制，对于提高三相动态补偿装置切换动作的可靠性和稳定性，特别重要，也非常必要。

针对变压器励磁涌流抑制的问题，针对变压器励磁涌流抑制的问题，现有技术研究大致分为以下几类：

(1)利用断路器切换电阻来限制涌流的幅值和暂态过程，但该方法增加了投资费用和操作的复杂性；(2)一种采用中性点串接电阻来限制变压器励磁涌流的方法，但参数的整定和装置的机械实现方面都存在较大的困难；(3)一种基于二阶欠阻尼电路实现励磁涌流的抑制，但只进行了理论上的分析；(4)通过给变压器进行预充磁，使得剩磁接近极限剩磁，再选相切换变压器，但此方法并不适合用于无触点补偿式交流稳压装置的拓扑；(5)根据变压器空载切换后原边的电压、电流数据与切换角寻找铁芯饱和时刻来估计变压器铁芯剩磁。

上述方法的共同点是获取模型参数的过程复杂，对于实际工程不是很适用。实际上，对于三相动态补偿装置而言，在档位切换时的暂态过程与传统电力变压器空载切换的暂态过程并不完全相同，发生励磁涌流的机理和影响励磁涌流的因素也不完全一样。

发明内容

有鉴于此，本发明针对三相动态补偿装置在切换过程存在的励磁涌流抑制难题，通过定量分析计算无触点补偿式交流稳压装置档位切换的暂态过程，提出一种基于负载特性的选相切换控制策略，借助所选择的适当切换角度来削弱变压器偏磁的负面影响，最大限度地抑制励磁涌流，确保三相动态补偿装置在切换过程中稳定、可靠运行。

本发明提供了一种无触点调控稳压装置的选相切换控制方法，包括以下：

S101：设计无触点补偿式交流稳压装置结构；所述无触点补偿交流稳压装置包括：三相调压变压器、晶闸管组件；

S102：根据所述无触点补偿式交流稳压装置结构，得到所述无触点交流稳压装置的输出电压和输入电压的关系；

S103：根据所述无触点交流稳压装置的输出电压和输入电压的关系，简化三相调压变压器回路模型，计算得到三相调压变压器的主磁通；

S104：分析三相变压调压器的主磁通，设计基于负载特性的选相切换策略，进而改变所述晶闸管组件的投切方式，抑制所述无触点补偿交流稳压装置切换过程中存在的励磁涌流。

进一步地，所述无触点补偿式交流稳压装置，其具体拓扑结构包括：三相调压变压器T₁-T₆、晶闸管组件TH_SCR1-TH_SCR6和熔断器FU₁-FU₃；其中每相包含两个不同匝比的三相调压变压器、两个晶闸管组件和一个熔断器，即E_A相包括三相调压变压器T₁-T₂、晶闸管组件TH_SCR1-TH_SCR2、熔断器FU₁；E_B相包括三相调压变压器T3-T4、晶闸管组件TH_SCR3-TH_SCR4、熔断器FU₂；E_C相包括三相调压变压器T5-T6、晶闸管组件TH_SCR5-TH_SCR6、熔断器FU₃；

所述晶闸管组件TH_SCR1由5个反并联晶闸管S₁-S₅和5个阻容吸收模块 RC₁-RC₅共同组成三相调压变压器T₁对应的H桥H₁；所述晶闸管组件TH_SCR2-TH_SCR6组成结构与所述晶闸管组件TH_SCR1由的组成结构一致，并分别组成对应变压器T₂-T₆的H桥H₂-H₆；

所述E_A相输入端，依次经由无触点补偿式交流稳压装置总开关K_s和空气开关K_BP，熔断器FU₁、三相调压变压器T₁及其对应的H桥H₁、三相调压变压器 T₂及其对应的H桥H₂，到达E_A相输出端a；

所述E_B相和E_C相连接结构与所述E_A相一致，依次经由无触点补偿式交流稳压装置总开关K_s和空气开关K_BP、对应熔断器、对应的三相调压变压器及H桥，分别到达输出端b和输出端c；

所述无触点补偿式交流稳压装置还包括控制器；所述控制器用于控制所述晶闸管组件中晶闸管的投切方式。

进一步地，步骤S102中，所述无触点交流稳压装置的输出电压和输入电压的关系，具体为无触点交流稳压装置E_A相的输出电压和输入电压的关系，E_B相和E_C相的输出电压和输入电压的关系与E_A相一致；

所述无触点交流稳压装置E_A相的输出电压和输入电压的关系，具体如式(1)：

u_{out_i}＝[1-(x₁k₁+x₂k₂)]u_{in_i} (1)

式(1)中，u_{out_i}为输出电压，u_{in_i}为输入电压；k₁和k₂分别为三相调压变压器 T₁和三相调压变压器T₂的匝比；x₁，x₂分别为三相调压变压器T₁和T₂的匝比的方向系数，受晶闸管S₁-S₅投切方式影响，其取值范围均为1、0和-1；当晶闸管组件TH_SCR1中仅有晶闸管S₁、S₃开通时，x₁取值为+1；当晶闸管组件TH_SCR1中仅有晶闸管S₅开通时，x₁取值为0；当晶闸管组件TH_SCR1中仅有晶闸管S₂、 S₄开通时，x₁取值为-1；同理，当晶闸管组件TH_SCR2中仅有晶闸管S₁、S₃开通时，x₂取值为+1；当晶闸管组件TH_SCR2中仅有晶闸管S₅开通时，x₂取值为0；当晶闸管组件TH_SCR2中仅有晶闸管S₂、S₄开通时，x₂取值为-1；由式(1)可知，输出电压u_{out_i}和输入电压u_{in_i}呈线性关系，通过改变H₁桥和H₂桥的工作状态，即三相调压变压器T₁和T₂原边接入回路的方式，使输出电压u_{out_i}维持稳定。

进一步地，步骤S103中，简化三相调压变压器回路模型，具体为：在初始时刻将晶闸管S₁和S₃导通，并忽略三相调压变压器原边绕组的电阻R₁和漏电感L₁、副边绕组的电阻R₂和漏电感L₂、励磁内阻R_m，即R₁、L₁、R₂、和R_m均为0。

进一步地，步骤S103中，所述三相调压变压器的主磁通，具体为三相调压变压器T₁的主磁通，三相调压变压器T₂-T₆的主磁通与三相调压变压器T₁一致；所述三相调压变压器T₁的主磁通，其计算方法如式(2)：

式(2)中，φ_m0、φ_m1、φ_m2如式(3)所示：

式(2)、(3)中，φ_m0为三相调压变压器的稳态磁通、φ_m1、φ_m2分别为三相调压变压器的两个直流分量；ω为正弦电压源的角频率；U_sm为正弦电压源的幅值；

为正弦电压源相角差；T₁和T₂分别为φ_m1和φ_m2的时间常数，其中T₁取决于正弦电压源的初始相位角α、电源电感L_s、负载电阻R_L、负载电抗L_L、平均励磁电感L_{m_av}和三相调压变压器T₁的匝比k₁；T₂取决于电源电压初始相位角α、调压变压器T₁的匝比k₁、电源内阻R_s、电源电感L_s、负载电阻R_L和负载电感L_L； T₁、x₁₂、K_u、T₂和δ₀的计算方法如式(4)：

进一步地，步骤S104中，分析三相变压调压器的主磁通，具体为：

根据式(2)、(3)和(4)，直流分量φ_m1(t)衰减快且其初值较小，而直流分量φ_m2(t)衰减慢且初值大，通过设计基于负载特性的选相切换策略，改变所述晶闸管组件的投切方式旨在抑制φ_m2(t)，进而抑制所述无触点补偿交流稳压装置切换过程中存在的励磁涌流。

进一步地，步骤S104，所述基于负载特性的选相切换策略，进而改变所述晶闸管组件的投切方式，抑制所述无触点补偿交流稳压装置切换过程中存在的励磁涌流，具体为：

S201：采集输入电压u_{in_i}、输出电压u_{out_i}、输出电流i_{out_i}，并依据输入电压 u_{in_i}、输出电压u_{out_i}和输出电流i_{out_i}计算投切延迟时间Δt；

S202：判断输出电压u_{out_i}是否超出预设的电压阈值u_{out_set1}？若是，则所述控制器根据当前各相的输出电压u_{out_i}和输入电压u_{in_i}计算下一次变压器投切的方式，并立即封锁晶闸管组件脉冲信号，在检测到电流过零点后，确保晶闸管组件关断，保护装置安全，并进入步骤S203；否则跳转到步骤S204；

S203：在检测到电流过零点后的第一个电压过零点t₀时刻，延迟Δt时间后，所述控制器发出晶闸管脉冲导通信号，使变压器在t₁时刻重新投入运行，以此完成所述无触点补偿交流稳压装置切换过程中存在的励磁涌流；

S204：结束。

延迟时间Δt、电流过零点后的第一个电压过零点t₀和变压器重新投入运行时刻t₁的关系如式(5)：

Δt＝t₁-t₀ (5)

变压器重新投入运行时刻t₁的计算式如式(6)：

式(6)中T＝1/ω。

本发明提供的有益效果是：最大限度抑制无触点调控稳压装置选相切换过程中的励磁涌流，确保装置切换过程中的稳定、可靠。

附图说明

图1是本发明一种无触点调控稳压装置的选相切换控制方法的流程示意图；

图2是本发明一种无触点调控稳压装置的结构示意图；

图3是本发明一种无触点调控稳压装置的三相变压器回路简化模型示意图；

图4是本发明三相动态补偿装置切换控制流程图；

图5是本发明一种无触点调控稳压装置的仿真模型示意图；

图6是仿真过程中不同切换策略下A相变压器T₁原边电流i₁的波形图；

图7是仿真过程中切换时A相负载电压u_La波形图；

图8是本发明无触点调控稳压装置实际运行过程中三相变压器原边电流的波形图；

图9是本发明无触点调控稳压装置实际运行过程中三相负载电压波形图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参考图1，本发明的实施例提供了一种无触点调控稳压装置的选相切换控制方法，包括以下：

S101：设计无触点补偿式交流稳压装置结构；所述无触点补偿交流稳压装置包括：三相调压变压器、晶闸管组件；

S102：根据所述无触点补偿式交流稳压装置结构，得到所述无触点交流稳压装置的输出电压和输入电压的关系；

S103：根据所述无触点交流稳压装置的输出电压和输入电压的关系，简化三相调压变压器回路模型，计算得到三相调压变压器的主磁通；

S104：分析三相变压调压器的主磁通，设计基于负载特性的选相切换策略，进而改变所述晶闸管组件的投切方式，抑制所述无触点补偿交流稳压装置切换过程中存在的励磁涌流。

请参考图2，在三相动态补偿装置(即无触点补偿式交流稳压装置，下同) 中，每一相都由大小两个不同匝比的调压变压器T₁、T₂及其各对应的晶闸管组件TH_SCR1、TH_SCR2、熔断器FU组成，除此之外，该装置还包括总开关K_S、开关K_BP。以A相为例，对于晶闸管组件TH_SCR1而言，它由5套反并联晶闸管S₁-S5 (含阻容吸收模块RC₁-RC₅)组成第一个H桥(简记H₁)；与此类似，晶闸管组件TH_SCR2也是由5套反并联晶闸管及其阻容吸收模块(图中略去未画)组成第二个H桥(简记H₂)；E_B项、E_C相与E_A相结构相同，因此图中省略未视出。

所述无触点补偿式交流稳压装置还包括控制器(图2中未示意出)；所述控制器用于控制所述晶闸管组件中晶闸管的投切方式。

以A相为例进行阐释。将两个调压变压器T₁和T₂的匝比分别设为k₁，k₂，将三相动态补偿装置等效匝比设为K_n(n＝a,b,c)，且定义为：

K_n＝x₁k₁+x₂k₂ (1)

不失一般性，以A相的调压变压器T₁为例，当晶闸管组件TH_SCR1中仅有晶闸管S₁、S₃开通时，x₁取值为+1；当晶闸管组件TH_SCR1中仅有晶闸管S₅开通时， x₁取值为0；当晶闸管组件T_HSCR1中仅有晶闸管S₂、S₄开通时，x₁取值为-1。同理，以A相的调压变压器T₂为例，当晶闸管组件TH_SCR2中仅有晶闸管S₁、 S₃开通时，x₂取值为+1；当晶闸管组件TH_SCR2中仅有晶闸管S₅开通时，x₂取值为0；当晶闸管组件T_HSCR2中仅有晶闸管S₂、S₄开通时，x₂取值为-1。

推导可得无触点补偿式交流稳压装置的补偿电压Δu_i(i＝a,b,c)的计算方法如式(2)：

Δu_i＝K_nu_{in_i}(i＝a,b,c) (2)

式中u_{in_i}表示输入电压。分析三相动态补偿装置拓扑图1可知，输入电压u_{in_i}、补偿电压Δu_i和输出电压u_{out_i}的的计算方法如式(3)：

u_{out_i}＝u_{in_i}-Δu_i(i＝a,b,c) (3)

联立表达式(1)～(3)，可以得到输出电压u_{out_i}和输入电压u_{in_i}的关系式如式(4)：

u_{out_i}＝[1-(x₁k₁+x₂k₂)]u_{in_i} (4)

分析表达式(4)可以看出，在调压变压器T₁和T₂的匝比k₁和k₂不变时，输出电压u_{out_i}和输入电压u_{in_i}之间呈线性关系。当系统的输入电压u_{in_i}发生大范围波动时，输出电压u_{out_i}也会发生波动。不过，设法改变x₁和x₂取值，可以达到输出电压u_{out_i}维持在允许范围内。通过控制由5套由反并联晶闸管构成的 H桥功率组件的工作状态，即经由改变调压变压器T₁和T₂原边接入回路的方式，从而使u_{out_i}维持在允许范围内。

请参考图3，简化三相调压变压器回路模型，图中u_s为正弦电压源，R_s、L_s为正弦电压源的内阻和电感；R_m、L_m为调压变压器励磁内阻和电感；R_L、L_L为负荷电阻和负荷电感；R₁、L₁为调压变压器原边绕组的电阻和漏电感；R₂、L₂为调压变压器副边绕组的电阻和漏电感；u₁、i₁为调压变压器原边电压和电流； u₂、i₂为调压变压器副边电压和电流；i_m为调压变压器励磁电流；简化过程具体为：在初始时刻将晶闸管S₁和S₃导通，并忽略三相调压变压器原边绕组的电阻 R₁和漏电感L₁、副边绕组的电阻R₂和漏电感L₂、励磁内阻R_m，即R₁、L₁、R₂、和R_m均为0。

步骤S103中，所述三相调压变压器的主磁通，具体为三相调压变压器T₁的主磁通，三相调压变压器T₂-T₆的主磁通与三相调压变压器T₁一致；所述三相调压变压器T₁的主磁通，其计算方法如式(5)：

式(5)中，φ_m0、φ_m1、φ_m2如式(6)所示：

式(5)、(6)中，φ_m0为三相调压变压器的稳态磁通、φ_m1、φ_m2分别为三相调压变压器的两个直流分量；ω为正弦电压源的角频率；U_sm为正弦电压源的幅值；

为正弦电压源的相角差；T₁和T₂分别为φ_m1和φ_m2的时间常数，其中T₁取决于正弦电压源的初始相位角α、电源电感L_s、负载电阻R_L、负载电抗L_L、平均励磁电感L_{m_av}和三相调压变压器T₁的匝比k₁，；T₂取决于电源电压初始相位角α、调压变压器T₁的匝比k₁、电源内阻R_s、电源电感L_s、负载电阻R_L和负载电感 L_L；T₁、x₁₂、K_u、T₂和δ₀的计算式如式(7)所示。

当三相动态补偿装置工作在额定功率点附近时，即便调压变压器T₁重度饱和，其励磁阻抗L_m依然满足L_m＞＞L_L，所以直流分量φ_m1(t)衰减较快且其初值较小，而直流分量φ_m2(t)衰减较慢并且其初值可能较大。所以，必须通过选择合适的切换策略对φ_m2(t)进行抑制。

当切换时电压初始相角α＝-δ₀时，φ_m2(0)可以达到最小值φ_m2(0)_min＝0。因此只要控制切换过程中晶闸管组件的导通时刻，使得变压器切换瞬间的初始值φ_m2(0) 维持在一个接近0的极小数值上，就能大大削弱φ_m2的不良影响，从而减小切换瞬间变压器原边涌流的影响。分析表达式(7)可得δ₀的表达式如式(8)所示：

由于装置在实际运行中，负载阻抗远大于电源内阻抗，即L_L＞＞L_s，R_L＞＞R_s，根据设计值k₁＝U_N1:U_n1，k₂＝U_N1:U_n2，其中U_N1表示稳压电源需要输出的额定电压(如220Vac_rms或者230Vac_rms，需要根据设计需要而确定此值)，U_N1也就是补偿变压器T₁、T₂的原边电压，U_n1表示补偿变压器T₁的副边电压，U_n2表示补偿变压器T₂的副边电压，故有：

所以δ₀的表达式可以简化为：

分析表达式(10)可知，在忽略电源内阻抗时，δ₀只与负载的阻抗角有关。如图3所示，设电压过正向零点时刻为t₀，切换时间为t₁，切换延迟时间Δt即为：Δt＝t₁-t₀。

请参考图4，在装置运行过程中，只需实时检测输出电压u_{out_i}和输出电流i_{out_i}的相位差就能得到阻抗角。检测变压器原边电压过零点就能得到切换时间基准 t₁。此为基于负载特性的选相切换控制策略(以下简称选相切换策略)的物理机理。现将三相动态补偿装置切换控制流程绘制于图4中，需要采集输入电压u_{in_i}、输出电压u_{out_i}、输出电流i_{out_i}，据此计算投切延迟时间Δt，判断输出电压是否超出预设的阈值范围u_{out_set1}？当输出电压u_{out_i}超出正常范围时，控制器根据当前各相的输出电压u_{out_i}和输入电压u_{in_i}来计算下一次变压器投切的方式，并立即封锁晶闸管组件脉冲信号，在检测到电流过零点后，才能确保晶闸管组件关断。检测到这之后的第一个电压过零点时刻为t₀，延迟Δt时间后发出晶闸管脉冲信号，变压器在t₁时刻重新投入运行。

本发明实施例中，利用Matlab/Simulink平台对选相切换策略和常规切换策略进行对比研究，其仿真模型如图5所示。现将关键性仿真参数小结于表1中，且设置交流电源u_s在t＝1.98s时由220V(本发明实施例中交流侧电压有效值u_{s_rms}为220V)突降到200V。

表1三相动态补偿装置关键性仿真参数列表

三相动态补偿装置(即本发明所述的无触点调控稳压装置，以下同)采用常规切换策略时，在变压器投入瞬间，T₁原边电流i₁波形如图6中曲线1所示，采用选相切换策略，变压器投入瞬间，T₁原边电流i₁波形如图6中曲线2所示。三相动态补偿装置带负载阻抗Z_L＝1.2+j1.6Ω时，在t＝1.98s时，当电源电压u_s由220V(本发明实施例中交流侧电压有效值u_{s_rms}为220V)突降到200V时，需要变压器T₁原边投入运行。

对比分析图6中曲线1和曲线2可知，若不控制切换角度时，切换瞬间直流分量最大值将会达到5A，为稳态工作时原边电流峰值的30％左右。因此，采用选相切换策略时，变压器原边的电流i₁直流分量小于采用常规切换策略时变压器原边电流i₁的直流分量。采用选相切换策略时，在切换时变压器原边电流所含直流分量几乎被完全消除，证实了本文采用的基于负载特性的选相切换策略的有效性。

切换时，三相动态补偿装置中A相负载电压u_La波形如图7所示。分析图7 可知，在电源电压发生跌落后，装置会在两个周期内迅速将电压补偿到正常范围内(220V_ac±3％，本发明实施例中交流侧电压有效值u_{s_rms}为220V)，并且无明显电压过冲。

设计了100kVA三相动态补偿装置，它由输入三相电源、调压变压器，晶闸管组件、负载以及主控制器和驱动器组成。通过采集三相输出端电压u_{out_i}、输出电流i_{out_i}以及输入电压u_{in_i}，对输出的负载电压u_L形成闭环控制。当满载、功率因数

且在t＝1s时，电源电压u_s由220V(本发明实施例中交流侧电压有效值u_{s_rms}为220V)跌落到200V，三相动态补偿装置进行自动调压动作，流过变压器T₁原边的电流i₁波形如图8所示。

三相负载电压u_La、u_Lb、u_Lc波形如图9所示，在t＝1s时，电源电压u_s由220V 跌落到200V，装置会在两个周期内迅速将电压补偿到正常范围内(220V_ac±3％，本发明实施例中交流侧电压有效值u_{s_rms}为220V)，并且无明显电压过冲。

本发明针对无触点补偿式交流稳压装置，在变压器切换过程中会存在的变压器饱和的现象和冲击电流过大的问题，提出了一种基于负载特性的选相切换策略，同时对该方式进行了理论分析与计算。通过检测稳压装置输出端电压和电流的相位，来选择合适的变压器切换时刻，从而消除切换时变压器饱和的不良影响。通过仿真与实测对比发现，基于负载特性的选相切换策略在消除变压器偏磁时的有效性要优于常规切换策略，且稳定性优于随机时刻切换策略。采用基于负载特性的选相切换策略，既有助于改善三相动态补偿装置工作稳定性，还有利于提高配电网供电质量

本发明实施的有益效果是：最大限度抑制无触点调控稳压装置选相切换过程中的励磁涌流，确保装置切换过程中的稳定、可靠。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无触点调控稳压装置的选相切换控制方法，其特征在于：具体包括：

S101：设计无触点补偿式交流稳压装置结构；所述无触点补偿交流稳压装置包括：三相调压变压器、晶闸管组件；

S102：根据所述无触点补偿式交流稳压装置结构，得到所述无触点交流稳压装置的输出电压和输入电压的关系；

S103：根据所述无触点交流稳压装置的输出电压和输入电压的关系，简化三相调压变压器回路模型，计算得到三相调压变压器的主磁通；

S104：分析三相变压调压器的主磁通，设计基于负载特性的选相切换策略，进而改变所述晶闸管组件的投切方式，抑制所述无触点补偿交流稳压装置切换过程中存在的励磁涌流。

2.一种无触点调控稳压装置的选相切换控制方法，其特征在于：步骤S101中，所述无触点补偿式交流稳压装置，其具体拓扑结构包括：三相调压变压器T₁-T₆、晶闸管组件TH_SCR1-TH_SCR6和熔断器FU₁-FU₃；其中每相包含两个不同匝比的三相调压变压器、两个晶闸管组件和一个熔断器，即E_A相包括三相调压变压器T₁-T₂、晶闸管组件TH_SCR1-TH_SCR2、熔断器FU₁；E_B相包括三相调压变压器T3-T4、晶闸管组件TH_SCR3-TH_SCR4、熔断器FU₂；E_C相包括三相调压变压器T5-T6、晶闸管组件TH_SCR5-THSCR6、熔断器FU₃；

所述晶闸管组件TH_SCR1由5个反并联晶闸管S₁-S₅和5个阻容吸收模块RC₁-RC₅共同组成三相调压变压器T₁对应的H桥H₁；所述晶闸管组件TH_SCR2-TH_SCR6组成结构与所述晶闸管组件TH_SCR1由的组成结构一致，并分别组成对应变压器T₂-T₆的H桥H₂-H₆；

所述E_A相输入端，依次经由无触点补偿式交流稳压装置总开关K_s和空气开关K_BP，熔断器FU₁、三相调压变压器T₁及其对应的H桥H₁、三相调压变压器T₂及其对应的H桥H₂，到达E_A相输出端a；

所述E_B相和E_C相连接结构与所述E_A相一致，依次经由无触点补偿式交流稳压装置总开关K_s和空气开关K_BP、对应熔断器、对应的三相调压变压器及H桥，分别到达输出端b和输出端c；

所述无触点补偿式交流稳压装置还包括控制器；所述控制器用于控制所述晶闸管组件中晶闸管的投切方式。

3.如权利要求1所述的一种无触点调控稳压装置的选相切换控制方法，其特征在于：步骤S102中，所述无触点交流稳压装置的输出电压和输入电压的关系，具体为无触点交流稳压装置E_A相的输出电压和输入电压的关系，E_B相和E_C相的输出电压和输入电压的关系与E_A相一致；

所述无触点交流稳压装置E_A相的输出电压和输入电压的关系，具体如式(1)：

u_{out_i}＝[1-(x₁k₁+x₂k₂)]u_{in_i} (1)

式(1)中，u_{out_i}为输出电压，u_{in_i}为输入电压；k₁和k₂分别为三相调压变压器T₁和三相调压变压器T₂的匝比；x₁，x₂分别为三相调压变压器T₁和T₂的匝比的方向系数，受晶闸管S₁-S₅投切方式影响，其取值范围均为1、0和-1；当晶闸管组件TH_SCR1中仅有晶闸管S₁、S₃开通时，x₁取值为+1；当晶闸管组件TH_SCR1中仅有晶闸管S₅开通时，x₁取值为0；当晶闸管组件TH_SCR1中仅有晶闸管S₂、S₄开通时，x₁取值为-1；同理，当晶闸管组件TH_SCR2中仅有晶闸管S₁、S₃开通时，x₂取值为+1；当晶闸管组件TH_SCR2中仅有晶闸管S₅开通时，x₂取值为0；当晶闸管组件TH_SCR2中仅有晶闸管S₂、S₄开通时，x₂取值为-1；由式(1)可知，输出电压u_{out_i}和输入电压u_{in_i}呈线性关系，通过改变H₁桥和H₂桥的工作状态，即三相调压变压器T₁和T₂原边接入回路的方式，使输出电压u_{out_i}维持稳定。

4.如权利要求1所述的一种无触点调控稳压装置的选相切换控制方法，其特征在于：步骤S103中，简化三相调压变压器回路模型，具体为：在初始时刻将晶闸管S₁和S₃导通，并忽略三相调压变压器原边绕组的电阻R₁和漏电感L₁、副边绕组的电阻R₂和漏电感L₂、励磁内阻R_m，即R₁、L₁、R₂、和R_m均为0。

5.如权利要求4所述的一种无触点调控稳压装置的选相切换控制方法，其特征在于：步骤S103中，所述三相调压变压器的主磁通，具体为三相调压变压器T₁的主磁通，三相调压变压器T₂-T₆的主磁通与三相调压变压器T₁一致；所述三相调压变压器T₁的主磁通，其计算方法如式(2)：

式(2)中，φ_m0、φ_m1、φ_m2如式(3)所示：

式(2)、(3)中，φ_m0为三相调压变压器的稳态磁通、φ_m1、φ_m2分别为三相调压变压器的两个直流分量；ω为正弦电压源的角频率；U_sm为正弦电压源的幅值；

为正弦电压源的相角差；T₁和T₂分别为φ_m1和φ_m2的时间常数，其中T₁取决于正弦电压源的初始相位角α、电源电感L_s、负载电阻R_L、负载电抗L_L、平均励磁电感L_{m_av}和三相调压变压器T₁的匝比k₁，；T₂取决于电源电压初始相位角α、调压变压器T₁的匝比k₁、电源内阻R_s、电源电感L_s、负载电阻R_L和负载电感L_L；T₁、x₁₂、K_u、T₂和δ₀的计算方法如式(4)：

6.如权利要求5所述的一种无触点调控稳压装置的选相切换控制方法，其特征在于：步骤S104中，分析三相变压调压器的主磁通，具体为：

根据式(2)、(3)和(4)，直流分量φ_m1(t)衰减快且其初值较小，而直流分量φ_m2(t)衰减慢且初值大，通过设计基于负载特性的选相切换策略，改变所述晶闸管组件的投切方式旨在抑制φ_m2(t)，进而抑制所述无触点补偿交流稳压装置切换过程中存在的励磁涌流。

7.如权利要求6所述的一种无触点调控稳压装置的选相切换控制方法，其特征在于：步骤S104，所述基于负载特性的选相切换策略，进而改变所述晶闸管组件的投切方式，抑制所述无触点补偿交流稳压装置切换过程中存在的励磁涌流，具体为：

S201：采集输入电压u_{in_i}、输出电压u_{out_i}、输出电流i_{out_i}，并依据输入电压u_{in_i}、输出电压u_{out_i}和输出电流i_{out_i}计算投切延迟时间Δt；

S202：判断输出电压u_{out_i}是否超出预设的电压阈值u_{out_set1}？若是，则所述控制器根据当前各相的输出电压u_{out_i}和输入电压u_{in_i}计算下一次变压器投切的方式，并立即封锁晶闸管组件脉冲信号，在检测到电流过零点后，确保晶闸管组件关断，保护装置安全，并进入步骤S203；否则跳转到步骤S204；

S203：在检测到电流过零点后的第一个电压过零点t₀时刻，延迟Δt时间后，所述控制器发出晶闸管脉冲导通信号，使变压器在t₁时刻重新投入运行，以此完成所述无触点补偿交流稳压装置切换过程中存在的励磁涌流；

S204：结束。

8.如权利要求7所述的一种无触点调控稳压装置的选相切换控制方法，其特征在于：延迟时间Δt、电流过零点后的第一个电压过零点t₀和变压器重新投入运行时刻t₁的关系如式(5)：

Δt＝t₁-t₀ (5)

变压器重新投入运行时刻t₁的计算方法如式(6)：

式(6)中T＝1/ω。

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