CN111884204B - 一种无触点调控稳压装置的选相切换控制方法 - Google Patents

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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，得到所述无触点补偿式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式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；所述无触点补偿式交流稳压装置包括：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，得到所述无触点补偿式交流稳压装置的输出电压和输入电压的关系；
S103：根据所述无触点补偿式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式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T11、T12、T3-T6、晶闸管组件THSCR1-THSCR6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EA相包括三相调压变压器T11、T22、晶闸管组件THSCR1-THSCR2、熔断器FU1；EB相包括三相调压变压器T3-T4、晶闸管组件THSCR3-THSCR4、熔断器FU2；EC相包括三相调压变压器T5-T6、晶闸管组件THSCR5-THSCR6、熔断器FU3；
所述晶闸管组件THSCR1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T11对应的H桥H1；所述晶闸管组件THSCR2-THSCR6组成结构与所述晶闸管组件THSCR1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EA相输入端，依次经由无触点补偿式交流稳压装置总开关Ks和空气开关KBP，熔断器FU1、三相调压变压器T11及其对应的H桥H1、三相调压变压器T22及其对应的H桥H2，到达EA相输出端a；
所述EB相和EC相连接结构与所述EA相一致，依次经由无触点补偿式交流稳压装置总开关Ks和空气开关KBP、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，所述无触点补偿式交流稳压装置的输出电压和输入电压的关系，具体为无触点补偿式交流稳压装置EA相的输出电压和输入电压的关系，EB相和EC相的输出电压和输入电压的关系与EA相一致；
所述无触点补偿式交流稳压装置EA相的输出电压和输入电压的关系，具体如式(1)：
uout_i＝[1-(x1k1+x2k2)]uin_i (1)
式(1)中，uout_i为输出电压，uin_i为输入电压；k1和k2分别为三相调压变压器T11和三相调压变压器T22的匝比；x1，x2分别为三相调压变压器T11和T22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THSCR1中仅有晶闸管S1、S3开通时，x1取值为+1；当晶闸管组件THSCR1中仅有晶闸管S5开通时，x1取值为0；当晶闸管组件THSCR1中仅有晶闸管S2、S4开通时，x1取值为-1；同理，当晶闸管组件THSCR2中仅有晶闸管S1、S3开通时，x2取值为+1；当晶闸管组件THSCR2中仅有晶闸管S5开通时，x2取值为0；当晶闸管组件THSCR2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uout_i和输入电压uin_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T11和T22原边接入回路的方式，使输出电压uout_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Rm，即R1、L1、R2、和Rm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T11的主磁通，三相调压变压器T22-T6的主磁通与三相调压变压器T11一致；所述三相调压变压器T11的主磁通，其计算方法如式(2)：
Figure GDA0003245352090000041
式(2)中，φm0、φm1、φm2如式(3)所示：
Figure GDA0003245352090000051
式(2)、(3)中，φm0为三相调压变压器的稳态磁通、φm1、φm2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；Usm为正弦电压源的幅值；
Figure GDA0003245352090000053
为正弦电压源相角差；T1和T2分别为φm1和φm2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Ls、负载电阻RL、负载电抗LL、平均励磁电感Lm_av和三相调压变压器T11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Rs、电源电感Ls、负载电阻RL和负载电感LL；T1、X12、Ku、T2和δ0的计算方法如式(4)：
Figure GDA0003245352090000052
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φm1(t)衰减快且其初值较小，而直流分量φm2(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φm2(t)，进而抑制所述无触点补偿式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式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uin_i、输出电压uout_i、输出电流iout_i，并依据输入电压uin_i、输出电压uout_i和输出电流iout_i计算投切延迟时间Δt；
S202：判断输出电压uout_i是否超出预设的电压阈值uout_set1？若是，则所述控制器根据当前各相的输出电压uout_i和输入电压uin_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式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)：
Figure GDA0003245352090000061
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uLa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；所述无触点补偿式交流稳压装置包括：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，得到所述无触点补偿式交流稳压装置的输出电压和输入电压的关系；
S103：根据所述无触点补偿式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式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T11、T22及其各对应的晶闸管组件THSCR1、THSCR2、熔断器FU组成，除此之外，该装置还包括总开关KS、开关KBP。以A相为例，对于晶闸管组件THSCR1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THSCR2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)；EB项、EC相与EA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Kn(n＝a,b,c)，且定义为：
Kn＝x1k1+x2k2 (1)
不失一般性，以A相的调压变压器T11为例，当晶闸管组件THSCR1中仅有晶闸管S1、S3开通时，x1取值为+1；当晶闸管组件THSCR1中仅有晶闸管S5开通时，x1取值为0；当晶闸管组件THSCR1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THSCR2中仅有晶闸管S1、S3开通时，x2取值为+1；当晶闸管组件THSCR2中仅有晶闸管S5开通时，x2取值为0；当晶闸管组件THSCR2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Δui(i＝a,b,c)的计算方法如式(2)：
Δui＝Knuin_i(i＝a,b,c) (2)
式中uin_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uin_i、补偿电压Δui和输出电压uout_i的的计算方法如式(3)：
uout_i＝uin_i-Δui(i＝a,b,c) (3)
联立表达式(1)～(3)，可以得到输出电压uout_i和输入电压uin_i的关系式如式(4)：
uout_i＝[1-(x1k1+x2k2)]uin_i (4)
分析表达式(4)可以看出，在调压变压器T11和T12的匝比k1和k2不变时，输出电压uout_i和输入电压uin_i之间呈线性关系。当系统的输入电压uin_i发生大范围波动时，输出电压uout_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uout_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T11和T12原边接入回路的方式，从而使uout_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us为正弦电压源，Rs、Ls为正弦电压源的内阻和电感；Rm、Lm为调压变压器励磁内阻和电感；RL、LL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；im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Rm，即R1、L1、R2、和Rm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T11的主磁通，三相调压变压器T22-T6的主磁通与三相调压变压器T11一致；所述三相调压变压器T11的主磁通，其计算方法如式(5)：
Figure GDA0003245352090000101
式(5)中，φm0、φm1、φm2如式(6)所示：
Figure GDA0003245352090000102
式(5)、(6)中，φm0为三相调压变压器的稳态磁通、φm1、φm2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；Usm为正弦电压源的幅值；
Figure GDA0003245352090000103
为正弦电压源的相角差；T1和T2分别为φm1和φm2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Ls、负载电阻RL、负载电抗LL、平均励磁电感Lm_av和三相调压变压器T11的匝比k1，；T2取决于电源电压初始相位角α、调压变压器T11的匝比k1、电源内阻Rs、电源电感Ls、负载电阻RL和负载电感LL；T1、X12、Ku、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T11重度饱和，其励磁阻抗Lm依然满足Lm＞＞LL，所以直流分量φm1(t)衰减较快且其初值较小，而直流分量φm2(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φm2(t)进行抑制。
当切换时电压初始相角α＝-δ0时，φm2(0)可以达到最小值φm2(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φm2(0)维持在一个接近0的极小数值上，就能大大削弱φm2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：
Figure GDA0003245352090000111
Figure GDA0003245352090000112
由于装置在实际运行中，负载阻抗远大于电源内阻抗，即LL＞＞Ls，RL＞＞Rs，根据设计值k1＝UN1:Un1，k2＝UN1:Un2，其中UN1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)，UN1也就是补偿变压器T1、T2的原边电压，Un1表示补偿变压器T1的副边电压，Un2表示补偿变压器T2的副边电压，故有：
Figure GDA0003245352090000113
所以δ0的表达式可以简化为：
Figure GDA0003245352090000114
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uout_i和输出电流iout_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uin_i、输出电压uout_i、输出电流iout_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uout_set1？当输出电压uout_i超出正常范围时，控制器根据当前各相的输出电压uout_i和输入电压uin_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us在t＝1.98s时由220V(本发明实施例中交流侧电压有效值us_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
Figure GDA0003245352090000121
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ZL＝1.2+j1.6Ω时，在t＝1.98s时，当电源电压us由220V(本发明实施例中交流侧电压有效值us_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uLa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(220Vac±3％，本发明实施例中交流侧电压有效值us_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uout_i、输出电流iout_i以及输入电压uin_i，对输出的负载电压uL形成闭环控制。当满载、功率因数
Figure GDA0003245352090000131
且在t＝1s时，电源电压us由220V(本发明实施例中交流侧电压有效值us_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uLa、uLb、uLc波形如图9所示，在t＝1s时，电源电压us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(220Vac±3％，本发明实施例中交流侧电压有效值us_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 (5)

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；所述无触点补偿式交流稳压装置包括：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，得到所述无触点补偿式交流稳压装置的输出电压和输入电压的关系；
S103：根据所述无触点补偿式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式交流稳压装置切换过程中存在的励磁涌流；
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T11、T22、T3-T6、晶闸管组件THSCR1-THSCR6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EA相包括三相调压变压器T11、T22、晶闸管组件THSCR1-THSCR2、熔断器FU1；EB相包括三相调压变压器T3-T4、晶闸管组件THSCR3-THSCR4、熔断器FU2；EC相包括三相调压变压器T5-T6、晶闸管组件THSCR5-THSCR6、熔断器FU3；
所述晶闸管组件THSCR1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T11对应的H桥H1；所述晶闸管组件THSCR2-THSCR6组成结构与所述晶闸管组件THSCR1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EA相输入端，依次经由无触点补偿式交流稳压装置总开关Ks和空气开关KBP，熔断器FU1、三相调压变压器T11及其对应的H桥H1、三相调压变压器T22及其对应的H桥H2，到达EA相输出端a；
所述EB相和EC相连接结构与所述EA相一致，依次经由无触点补偿式交流稳压装置总开关Ks和空气开关KBP、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；
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Rm，即R1、L1、R2、和Rm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T11的主磁通，三相调压变压器T22-T6的主磁通与三相调压变压器T11一致；所述三相调压变压器T11的主磁通，其计算方法如式(2)：
Figure FDA0003200753620000021
式(2)中，φm0、φm1、φm2如式(3)所示：
Figure FDA0003200753620000022
式(2)、(3)中，φm0为三相调压变压器的稳态磁通、φm1、φm2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；Usm为正弦电压源的幅值；
Figure FDA0003200753620000023
为正弦电压源的相角差；T1和T2分别为φm1和φm2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Ls、负载电阻RL、负载电抗LL、平均励磁电感Lm_av和三相调压变压器T11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Rs、电源电感Ls、负载电阻RL和负载电感LL；T1、X12、Ku、T2和δ0的计算方法如式(4)：
Figure FDA0003200753620000031
2.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，所述无触点补偿式交流稳压装置的输出电压和输入电压的关系，具体为无触点补偿式交流稳压装置EA相的输出电压和输入电压的关系，EB相和EC相的输出电压和输入电压的关系与EA相一致；
所述无触点补偿式交流稳压装置EA相的输出电压和输入电压的关系，具体如式(1)：
uout_i＝[1-(x1k1+x2k2)]uin_i (1)
式(1)中，uout_i为输出电压，uin_i为输入电压；k1和k2分别为三相调压变压器T11和三相调压变压器T22的匝比；x1，x2分别为三相调压变压器T11和T22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THSCR1中仅有晶闸管S1、S3开通时，x1取值为+1；当晶闸管组件THSCR1中仅有晶闸管S5开通时，x1取值为0；当晶闸管组件THSCR1中仅有晶闸管S2、S4开通时，x1取值为-1；同理，当晶闸管组件THSCR2中仅有晶闸管S1、S3开通时，x2取值为+1；当晶闸管组件THSCR2中仅有晶闸管S5开通时，x2取值为0；当晶闸管组件THSCR2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uout_i和输入电压uin_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T11和T22原边接入回路的方式，使输出电压uout_i维持稳定。
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φm1(t)衰减快且其初值较小，而直流分量φm2(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φm2(t)，进而抑制所述无触点补偿式交流稳压装置切换过程中存在的励磁涌流。
4.如权利要求3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式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uin_i、输出电压uout_i、输出电流iout_i，并依据输入电压uin_i、输出电压uout_i和输出电流iout_i计算投切延迟时间Δt；
S202：判断输出电压uout_i是否超出预设的电压阈值uout_set1，若是，则所述控制器根据当前各相的输出电压uout_i和输入电压uin_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式交流稳压装置切换过程中存在的励磁涌流；
S204：结束。
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：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)：
Figure FDA0003200753620000051
式(6)中T＝1/ω。
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