CN201928035U - 一种高压直挂式svg综合控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高压直挂式SVG综合控制装置，高压直挂式SVG综合控制装置与电网相连，每一相均包括LC滤波支路，连接电抗和H桥单元串联支路，H桥单元串联支路与连接电抗串联再与LC滤波支路并联，LC滤波支路包括电感和电容，H桥单元串联支路包括N个相串联的H桥单元，N≥2，每一个H桥单元包括由四个功率元件组成的桥式电路。本实用新型所描述的技术方案采用基于同步多旋转坐标的检测，并能对无功电流、负序电流和谐波电流进行综合控制，具有结构简单、响应速度快、输出电压波形好、控制灵活、便于模块化制造等多种优点。

Description

一种高压直挂式SVG综合控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种电能综合控制装置，尤其是涉及一种基于H桥的级联型高压直挂式SVG综合控制装置，广泛应用于各类电力系统。

背景技术

近年来，在国家节能降耗政策的推动下，大型工矿企业的电气节能已经成为研究的热点，而无功和谐波补偿是实现电气节能的主要途径。一方面，用电负荷日趋复杂化和多样化，特别是为了节能及提高电力系统的运行效果，供电部门鼓励用户更换使用更快、更高效的生产设备。比如工业系统中各种变频调速设备正在取代传统的电动机直接驱动方式，由于各种变流器的使用所带来的无功、谐波、闪变和不平衡等稳态电磁骚扰问题已经成为用户关注的焦点。另一方面，随着计算机、微处理器控制的精密电子和电气设备的大量使用，这些设备对供电的可靠性依赖越来越高。工业的发展使得越来越多的电力电子设备及其非线性负荷在电网中获得应用，这也使得谐波污染问题更加凸显出来。谐波会造成电网污染和危害电力系统正常运行外，还会带来大量谐波损坏，浪费能源，并危害各种节电设备。因此，对电能质量的治理在当今社会尤为重要，其中谐波、无功负序治理是电能质量问题中的首要问题。

目前的用电设备大都为感性负荷，除了向电源获取有用的有功功率外，还存在大量的无功功率在电源和负载之间交换，导致功率因数降低，造成以下方面的不良影响：

(1)引起线路电流增大，使得供配电设备的容量不能充分利用，降低了系统的供电能力；

(2)电流有效值增大，使得设备和线路的功率损耗和电能损耗急剧增加；

(3)线路及变压器的电压损失加大，变化加剧，使得负载端的电压质量下降；

(4)对发电机而言，无功电流增大，使电机的去磁效应增加，端电压降低，使得发电机的出力降低。

目前的无功补偿装置主要有LC(电感L和电容C组成的滤波器)、TSC(Thyristor Switched Capcitor，晶闸管投切电抗器)、TCR(Thyristor Controlled Reactor，晶闸管控制电抗器)、MCR(Magnetically Controlled Reactor，磁控电抗器)、SVG(Static Var Generator，静止无功发生器)等，其中SVG是目前无功功率治理领域最先进的方式，其采用全控型开关器件组成自换相逆变器辅助以小容量储能元件构成的无功补偿装置，它是柔性交流输电系统的核心装置和核心技术之一，在电力系统中的主要作用是进行无功补偿、维持连接点的电压的稳定、改善系统的稳态性能和动态性能。与现有的静止无功补偿装置SVC相比具有调节速度快、运行范围宽、吸收无功连续、谐波电流小、损耗低、所用电抗器和电容器容量及安装体积大为降低等优点。在SVG装置中，为了减少谐波、提高容量，经常采用两电平逆变器的多重化技术。但是需要笨重、昂贵、耗能的曲折变压器，这大大增加了系统的体积和成本、能量损耗也随之增加。

电网中谐波的存在会引起以下后果：

(1)谐波会引起电网的附加损耗。一般来说，谐波电流和基波电流相比所占比例不大，但是谐波频率高，导线的集肤效应使得谐波电阻增加很多，因此由谐波产生的损耗也大。

(2)谐波会引起旋转电机和变压器的附加损耗。谐波对旋转电机和变压器的影响主要是引起附加损耗过热，其次是产生机械振动、造成和谐波过电压，这些都会缩短电机或变压器寿命，严重时还会损坏电机或变压器。

(3)谐波对电力设备的危害大。谐波存在会对电力设备造成损坏，加速绝缘老化；谐波叠加后的电压峰值会降低其绝缘性能；严重的谐波过流使得设备的损耗增加，发热加剧。

(4)谐波干扰通讯和继电保护等设备。谐波对计算机、通讯、继电保护、电表等弱点设备进行干扰，影响正常的工作和生活。

目前的谐波抑制装置有LC、APF(Active Power Filter，有源电力滤波器)两种，而LC是无源方式，容易与系统产生谐振，只能补偿固定频率谐波。而APF其原理与SVG类似，也是采用全控型开关器件组成自换相逆变器辅助以小容量储能元件构成，能快速跟踪补偿各次谐波，并一致系统谐振，是目前谐波治理领域最先进的方式。目前主要使用的是变压器多重化方式，或者多个APF直接并联或分布式补偿以实现较大容量的补偿。由于是工作在低压侧，受变压器的影响，对高压侧谐波源补偿的及时性受到影响，对高压侧谐波的补偿效果有限。APF具备无功功率和谐波同时补偿的功能，但由于APF进行谐波补偿，所需的器件的开关频率高，受器件容量的限制，基本无无功功率输出的能力，更难以满足大容量无功补偿的需求。

负序电流是电网治理的另一个对象。负序电流使得旋转电机产生逆向旋转磁场，导致转子产生谐波电流，电机热功率增大，功率降低；负序还容易导致电力系统以负序为启动的继电保护误动作；负序造成电力系统容量和设备容量利用率低，还造成附加损耗，造成电压不对称，降低发电机和电动机出力等不良影响。目前治理负序常用的方式有分相投切的TSC、分相控制的TCR和SVG，由于SVG采用有源器件，其反应速度快，治理效果好。

目前，补偿设备功能单一，主要偏向于一个方向，要么以无功功率为主，兼顾部分谐波，要么以谐波为主，兼顾部分无功功率。现有技术方案的一种典型代表是以多种补偿器进行组成以达到综合补偿的目的，如APF和TSC的组合。由哈尔滨威瀚电气设备股份有限公司于2010年07月31日申请，2010年12月08日公开，公开号为CN101908767A的中国实用新型专利申请《无功谐波综合补偿装置》，提出了一种包括晶闸管控制的电容性无源补偿器和IGBT控制的有源补偿器，如图1所示。虚框内左边为TSC，右边为三相共直流侧APF。其所述的晶闸管控制的电容型无功补偿器是为了满足大容量补偿和补偿精度的要求，根据需要设置多组电容支路，通过对电容支路的投切控制，进行容性无功的分组投切，实现无功功率补偿；所述的IGBT控制的有源补偿器基于电压源逆变器(VSC，Voltage Sourced Converters)，通过对各种IGBT的快速通断控制，发出所需要的无功和谐波电流。这种组合是利用无源补偿器进行无功补偿，有源补偿器进行谐波抑制，两者组合以解决大容量、成本、补偿精度和可靠性的矛盾。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种不需变压器而实现高压侧电能治理的综合控制装置，即一种同时具备SVG和APF功能，基于H桥级联的高压直挂式级联逆变器HSVG(H-Bridge Static Var Generator，H桥静止无功发生器)综合控制装置，该综合控制装置解决了结构复杂、高成本和大容量、高补偿精度和可靠性之间的矛盾。

本实用新型具体提供了一种高压直挂式SVG综合控制装置的具体实施方式，一种高压直挂式SVG综合控制装置，与电网相连，高压直挂式SVG综合控制装置的每一相均包括LC滤波支路，连接电抗和H桥单元串联支路，H桥单元串联支路与连接电抗串联再与LC滤波支路并联，LC滤波支路包括电感和电容，H桥单元串联支路包括N个相串联的H桥单元，N≥2，每一个H桥单元包括由四个功率元件组成的桥式电路。

作为本实用新型一种高压直挂式SVG综合控制装置进一步的实施方式，桥式电路的功率元件为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)或IGCT(Integrated Gate-Commutated Thyristor，集成门极换流晶闸管)。同时，桥式电路的两端并联有电容。

作为本实用新型一种高压直挂式SVG综合控制装置进一步的实施方式，高压直挂式SVG综合控制装置包括综合控制装置，综合控制装置输入为高压直挂式SVG综合控制装置发出的电流IC的三相瞬时值，母线电流IS的三相瞬时值，高压直挂式SVG综合控制装置有源部分电流ISVG的三相瞬时值和各个模块的直流侧电压，得到参考电压波形，综合控制装置输出三相电压参考波形，经过180°/N的单极倍频调制，产生3N路三角波，与参考电压的瞬时值及其反值比较得到6N路脉冲以触发各个H桥单元，产生电压PWM波，PWM电压通过连接电抗，产生相应的谐波、无功和负序电流。

作为本实用新型一种高压直挂式SVG综合控制装置进一步的实施方式，综合控制装置包括基波正序无功控制模块、负序电流控制模块和谐波控制模块，其中：

基波正序无功控制模块进行基波正序无功控制，输出补偿正序无功和直流侧电压所需的电压参考波；

负序电流控制模块进行负序电流控制，输出补偿负序功率所需的电压参考波；

谐波控制模块进行谐波控制，输出补偿负序功率所需的电压参考波。

作为本实用新型一种高压直挂式SVG综合控制装置进一步的实施方式，基波正序无功控制模块包括基波正序电流检测模块，所述的负序电流控制模块包括负序电流检测模块，所述的谐波控制模块包括谐波电流检测模块，其中：

基波正序电流检测模块进行基波正序电流检测，输入为待检测的三相电流，输出三相正序电流；

负序电流检测模块进行负序电流检测，输入为待检测的三相电流，通过计算得到三相负序电流；

谐波电流检测模块进行谐波电流检测，输入为待检测的三相电流，通过计算得到N次谐波的直流分量。

作为本实用新型一种高压直挂式SVG综合控制装置进一步的实施方式，基波正序电流检测模块、负序电流检测模块和谐波电流检测模块组成检测装置，检测装置包括多频锁相模块。

作为本实用新型一种高压直挂式SVG综合控制装置进一步的实施方式，SVG包括H桥单元串联支路和连接电抗，选择相等容量的SVG与LC滤波支路并联，LC滤波支路设置成固定次谐波滤除装置。

一种对高压直挂式SVG综合控制装置进行综合控制的方法的具体实施方式，包括综合控制步骤，

综合控制步骤包括：

(1)检测高压直挂式SVG综合控制装置发出的电流IC的三相瞬时值i_ca、i_cb、i_cc；检测母线电流IS的三相瞬时值i_sa、i_sb、i_sc；检测高压直挂式SVG综合控制装置有源部分电流ISVG的三相瞬时值i_svga、i_svgb、i_svgc；采集各个模块的直流侧电压，求出各相N个直流侧的电压和U_AD、U_BD、U_CD；

(2)基波正序无功控制过程：进行基波正序无功控制，得到补偿正序无功和直流侧电压所需的电压参考波V_a+、V_b+、V_c+；

(3)负序电流控制过程：进行负序电流控制，得到补偿负序功率所需的电压参考波V_a-、V_b-、V_c-；

(4)谐波控制过程：进行谐波控制，得到补偿负序功率所需的电压参考波V_ah、V_bh、V_ch；

(5)根据以下公式，将上述计算得到的V_a+、V_b+、V_c+，V_a-、V_b-、V_c-和V_ah、V_bh、V_ch相加，得到参考电压波形

$u_a^{*}=V_{a+}+V_{a-}+V_{\mathrm{ah}};$

$u_b^{*}=V_{b+}+V_{b-}+V_{\mathrm{bh}};$

$u_c^{*}=V_{c+}+V_{c-}+V_{\mathrm{ch}};$

进行180°/N的单极倍频调制，产生3N路三角波，与参考电压的瞬时值

及其反值

比较得到6N路脉冲以触发各个H桥单元，产生电压PWM波，PWM电压通过连接电抗，产生相应的谐波、无功和负序电流。

作为一种高压直挂式SVG综合控制方法进一步的实施方式，基波正序无功控制过程进一步包括以下步骤：

(1)对i_sa、i_sb、i_sc进行正序DQ分解后得到DQ坐标下的i_Sd1+和i_Sq1+，将i_Sd1+和i_Sq1+进行低通滤波后得到基波正序电流的有功分量和无功分量的直流值i_sd1+和i_sq1+；

(2)对i_svga、i_svgb、i_svgc进行正序DQ分解后得到DQ坐标下的i_svgd和i_svgq，将i_svgd和i_svgq进行低通滤波后得到基波正序电流的有功分量和无功分量的直流值

和

(3)对U_AD、U_BD、U_CD求和与参考电压

进行比较，其中

为每个H桥单元直流侧控制电压

的3N倍，即

对U_AD+U_BD+U_CD与

的差进行PI调节后以控制整个直流侧的电压控制所需有功电流i_cd-ref；

(4)对母线电压V_abc进行DQ分解并滤波后，得到DQ坐标下的u_D-feedback和u_Q-feedback；(5)根据i_cd-ref、

i_sq1+、

u_D-feedback，锁相值sin-cos1和连接电抗La、Lb、Lc在DQ坐标下的值WL，通过双PI解耦控制得到DQ坐标下的电压u_Sd1+和u_Sq1+，并对u_Sd1+和u_Sq1+进行DQ反变换得到补偿正序无功和直流侧电压所需的电压参考波V_a+、V_b+、V_c+。

作为一种高压直挂式SVG综合控制方法进一步的实施方式，负序电流控制过程进一步包括以下步骤：

(1)对i_la＝i_sa-i_ca、i_lb＝i_sb-i_cb、i_lc＝i_sc-i_cc进行负序DQ分解后得到DQ坐标下的i_Sd1-和i_Sq1-，将i_Sd1-和i_Sq1-进行低通滤波后得到基波负序电流的有功分量和无功分量的直流值i_sd1-和i_sq1-；

(2)根据i_sd1-和i_sq1-和连接电抗La、Lb、Lc在DQ坐标下的值WL，计算得到DQ坐标下的电压u_Sd1-和u_Sq1-，并对u_Sd1-和u_Sq1-进行DQ反变换即得补偿负序功率所需的电压参考波V_a-、V_b-、V_c-。

作为本实用新型一种高压直挂式SVG综合控制方法进一步的实施方式，谐波控制过程进一步包括以下步骤：

(1)对i_la＝i_sa-i_ca、i_lb＝i_sb-i_cb、i_lc＝i_sc-i_cc进行各次谐波的DQ分解，即根据谐波次数确定其属性是正序还是负序，联合谐波次数所确定的锁相sin-cosN进行对于DQ分解，得到i_ldN和i_lqN；

(2)根据i_ldN、i_lqN和连接电抗La、Lb、Lc在DQ坐标下的值NWL，计算得到DQ坐标下的电压u_ldN和u_lqN，并对u_ldN和u_lqN进行DQ反变换得到补偿负序功率所需的电压参考波V_ah、V_bh、V_ch。

作为一种高压直挂式SVG综合控制方法进一步的实施方式，综合控制步骤进一步包括检测步骤，检测步骤包括：

(1)采集需要分析的电流i_a、i_b、i_c；

(2)基波正序电流检测过程：进行基波正序电流检测，通过计算得到三相正序电流i′_a1+、i′_b1+、i′_c1+；

(3)负序电流检测过程：进行负序电流检测，通过计算得到三相负序电流i′_a1-、i′_b1-、i′_c1-；

(4)谐波电流检测过程：进行谐波电流检测，通过计算得到N次谐波的直流分量i_dN、i_qN；

综合控制方法进一步包括多频锁相值计算步骤，多频锁相值计算步骤包括：通过对电网电压进行锁相得到基波的角频率瞬时值ωt；通过基波的角频率瞬时值ωt乘以谐波的次数N，得到Nωt的值，求出sin-cosN的值。

作为一种高压直挂式SVG综合控制方法进一步的实施方式，基波正序无功控制过程包括基波正序电流检测过程，基波正序电流检测过程进一步包括以下步骤：

i_a、i_b、i_c通过带通滤波器处理得到其基波部分i_a1、i_b1、i_c1，然后通过公式(3)矩阵变换得到DQ坐标的正序电流的有功和无功直流分量；

$\left[\begin{array}{c}{i}_{d1+}\\ i_{q1+}\end{array}\right]=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}\sin \mathrm{n\ωt}& \sin (\mathrm{n\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \sin (\mathrm{n\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})\\ \cos \mathrm{n\ωt}& \cos (\mathrm{n\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \cos (\mathrm{n\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{a1}\\ i_{b1}\\ i_{c1}\end{array}\right]---\left(3\right)$

通过对公式(3)计算取得的正序有功和无功分量i_d1+、i_q1+进行低通滤波，并通过乘以系数K对衰减的幅值进行修正后得到i′_d1+、i′_q1+，作为无功电流的控制量；

再对无功进行控制调节后得到DQ坐标的有功电流和无功电流量i″_d1+、i″_q1+，根据公式(4)对i″_d1+、i″_q1+进行DQ反变换得到abc坐标的三相正序电流i′_a1+、i′_b1+、i′_c1+。

$\left[\begin{array}{c}{i}_{a1+}^{\′}\\ i_{b1+}^{\′}\\ i_{c1+}^{\′}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\sin \mathrm{\ωt}& \cos \mathrm{\ωt}\\ \sin (\mathrm{\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \cos (\mathrm{\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})\\ \sin (\mathrm{\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \cos (\mathrm{\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{d1+}^{\′\′}\\ i_{q1+}^{\′\′}\end{array}\right]---\left(4\right)$

作为一种高压直挂式SVG综合控制方法进一步的实施方式，负序电流控制过程包括负序电流检测过程，负序电流检测过程进一步包括以下步骤：

i_a、i_b、i_c通过带通滤波器处理得到其基波部分i_a1、i_b1、i_c1，然后通过公式(5)矩阵变换得到DQ坐标的正序电流的有功和无功直流分量；

$\left[\begin{array}{c}{i}_{d1-}\\ i_{q1-}\end{array}\right]=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}\sin \mathrm{n\ωt}& \sin (\mathrm{n\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \sin (\mathrm{n\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})\\ \cos \mathrm{n\ωt}& \cos (\mathrm{n\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \cos (\mathrm{n\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{a1}\\ i_{b1}\\ i_{c1}\end{array}\right]---\left(5\right)$

对公式(5)计算取得的正序有功和无功分量i_d1-、i_q1-进行低通滤波，并通过乘以系数K对衰减的幅值进行修正后得到i′_d1-、i′_q1-，作为无功电流的控制量，再对负序补偿控制调节后得到DQ坐标的有功电流和无功电流量i″_d1-、i″_q1-，根据公式(6)对i″_d1-、i″_q1-进行DQ反变换得到abc坐标的三相负序电流i′_a1-、i′_b1-、i′_c1-。

$\left[\begin{array}{c}{i}_{a1-}^{\′}\\ i_{b1-}^{\′}\\ i_{c1-}^{\′}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\sin \mathrm{\ωt}& \cos \mathrm{\ωt}\\ \sin (\mathrm{\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \cos (\mathrm{\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})\\ \sin (\mathrm{\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \cos (\mathrm{\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{d1+}^{\′\′}\\ i_{q1+}^{\′\′}\end{array}\right]---\left(6\right)$

作为一种高压直挂式SVG综合控制方法进一步的实施方式，谐波控制过程包括谐波电流检测过程，谐波电流检测过程进一步包括以下步骤：

i_a、i_b、i_c通过一个设定上下截止频率的带通滤波器处理得到固定次谐波电流i_aN、i_bN、i_cN，利用公式(7)或公式(8)将i_aN、i_bN、i_cN转换到N次谐波的DQ坐标系中；若N＝3K+1，则根据公式(7)进行计算；若N＝3K-1，则根据公式(8)进行计算，得到N次谐波的直流分量i_dN、i_q1N。

$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{dN}}\\ i_{\mathrm{qN}}\end{array}\right]=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}\sin \mathrm{n\ωt}& \sin (\mathrm{n\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \sin (\mathrm{n\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})\\ \cos \mathrm{n\ωt}& \cos (\mathrm{n\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \cos (\mathrm{n\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{aN}}\\ i_{\mathrm{bN}}\\ i_{\mathrm{cN}}\end{array}\right]---\left(7\right)$

$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{dN}}\\ i_{\mathrm{qN}}\end{array}\right]=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}\sin \mathrm{n\ωt}& \sin (\mathrm{n\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \sin (\mathrm{n\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})\\ \cos \mathrm{n\ωt}& \cos (\mathrm{n\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \cos (\mathrm{n\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{aN}}\\ i_{\mathrm{bN}}\\ i_{\mathrm{cN}}\end{array}\right]---\left(8\right)$

利用公式(9)或公式(10)将DQ坐标的谐波含量转换到abc坐标系中；若N＝3K+1，则根据公式(9)进行计算；若N＝3K-1，则根据公式(10)进行计算，得到N次谐波的直流分量i_aN、i_bN、i_cN。

$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{aN}}\\ i_{\mathrm{bN}}\\ i_{\mathrm{cN}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\sin \mathrm{n\ωt}& \cos \mathrm{n\ωt}\\ \sin (\mathrm{n\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \cos (\mathrm{n\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})\\ \sin (\mathrm{n\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \cos (\mathrm{n\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{dN}}\\ i_{\mathrm{qN}}\end{array}\right]---\left(9\right)$

$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{aN}}\\ i_{\mathrm{bN}}\\ i_{\mathrm{cN}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\sin \mathrm{n\ωt}& \cos \mathrm{n\ωt}\\ \sin (\mathrm{n\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \cos (\mathrm{n\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})\\ \sin (\mathrm{n\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \cos (\mathrm{n\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{dN}}\\ i_{\mathrm{qN}}\end{array}\right]---\left(10\right)$

通过实施本实用新型一种高压直挂式SVG综合控制装置的具体实施方式，能够达到以下技术效果：

(1)由于与其匹配的LC不需要进行投切控制，而综合控制在唯一的有源部分中完成，因此不需要与其他设备进行组合，只需要一个控制器；

(2)只有一组设备LC，有源部分采用室内柜式，占地面积小；

(3)响应速度快，能够满足各种冲击、突变负荷的补偿要求；

(4)采用H桥级联的结构，可以直接接入高压系统，不需要变压器降压，可直接治理高压侧谐波；

(5)采用H桥模块化结构，便于规模化制造；

(6)单个H桥模块开关频率低，整相等效开关频率高，输出电压波形质量好；

(7)基波、各次谐波分开控制，既可单独补偿无功，也可单独补偿谐波，并且谐波次数可选择，通用性强，灵活。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术一种基于TSC与APF无功谐波综合补偿装置的结构组成框图；

图2是本实用新型高压直挂式SVG综合控制装置一种具体实施方式的拓扑结构图；

图3是本实用新型高压直挂式SVG综合控制装置H桥单元一种具体实施方式的拓扑结构图；

图4是本实用新型高压直挂式SVG综合控制装置正序检测模块一种具体实施方式的结构组成框图；

图5是本实用新型高压直挂式SVG综合控制装置负序检测模块一种具体实施方式的结构组成框图；

图6是本实用新型高压直挂式SVG综合控制装置锁相模块一种具体实施方式的结构组成框图；

图7是本实用新型高压直挂式SVG综合控制装置一种具体实施方式的系统控制原理框图；

图8是本实用新型一种高压直挂式SVG综合控制装置的综合控制方法一种具体实施方式的正序无功解耦控制示意图；

图9是本实用新型一种高压直挂式SVG综合控制装置的综合控制方法一种具体实施方式的负序无功解耦控制示意图；

图10是本实用新型一种高压直挂式SVG综合控制装置的综合控制方法一种具体实施方式的谐波解耦控制示意图；

图11是经过本实用新型一种具体实施方式所描述的高压直挂式SVG综合控制装置进行综合控制后的补偿波形示意图；

图12是经过本实用新型一种具体实施方式所描述的高压直挂式SVG综合控制装置进行综合控制后的指定次谐波补偿波形示意图；

其中：1-高压直挂式SVG综合控制装置，2-负载，3-LC滤波支路，4-H桥单元串联支路，5-H桥单元，6-基波正序无功控制模块，7-负序电流控制模块，8-谐波控制模块，9-基波正序电流检测模块，10-负序电流检测模块，11-谐波电流检测模块，12-综合控制装置，13-检测装置。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

作为本实用新型一种高压直挂式SVG综合控制装置的具体实施方式，高压直挂式SVG综合控制装置(HSVG)应用在三相电网系统的技术方案主电路图如图2所示。从结构上看，主电路是一个三相完全对称的星型连接系统。每相由N个H桥单元5的交流侧串联与连接电抗串联，再与一个LC滤波支路3并联而成。图中的La、Lb、Lc为HSVG的连接电抗；La1和Ca1构成一个A相LC滤波支路，以通过设置成某次滤波支路；同理，Lb1和Cb1构成一个B相LC滤波支路；Lc1和Cc1构成一个C相LC滤波支路。其中H桥单元5的电路见图2所示，它包括由4个IGBT或者IGCT组成的一个桥式电路，桥式电路的两端并联有电容Cdc。

高压直挂式SVG综合控制装置1进一步包括综合控制装置12，综合控制装置12输入为高压直挂式SVG综合控制装置发出的电流IC的三相瞬时值，母线电流IS的三相瞬时值，高压直挂式SVG综合控制装置有源部分电流ISVG的三相瞬时值和各个模块的直流侧电压，得到参考电压波形，综合控制装置12输出三相电压参考波形，经过180°/N的单极倍频调制，产生3N路三角波，与参考电压的瞬时值及其反值比较得到6N路脉冲以触发各个H桥单元，产生电压PWM波，PWM电压通过连接电抗，产生相应的谐波、无功和负序电流。综合控制装置12进一步包括基波正序无功控制模块6、负序电流控制模块7和谐波控制模块8，其中：

基波正序无功控制模块6进行基波正序无功控制，输出补偿正序无功和直流侧电压所需的电压参考波；

负序电流控制模块7进行负序电流控制，输出补偿负序功率所需的电压参考波；

谐波控制模块8进行谐波控制，输出补偿负序功率所需的电压参考波。

基波正序无功控制模块6包括基波正序电流检测模块9，负序电流控制模块7包括负序电流检测模块10，谐波控制模块8包括谐波电流检测模块11。基波正序电流检测模块9、负序电流检测模块10和谐波电流检测模块11组成检测装置13，检测装置13输入为待检测的三相电流，输出三相正序电流、三相负序电流和N次谐波的直流分量。其中：

基波正序电流检测模块9进行基波正序电流检测，输入为待检测的三相电流，输出三相正序电流；

负序电流检测模块10进行负序电流检测，输入为待检测的三相电流，通过计算得到三相负序电流；

谐波电流检测模块11进行谐波电流检测，输入为待检测的三相电流，通过计算得到N次谐波的直流分量。

检测装置13进一步包括多频锁相模块。SVG包括H桥单元串联支路和连接电抗，选择相等容量的SVG与LC滤波支路并联，LC滤波支路设置成固定次谐波滤除装置。

本实用新型具体实施方式所描述的高压直挂式SVG综合控制装置采用模块化结构，便于制造，扩容方便，只要改变串联的H桥单元个数即可满足不同的电压等级，例如66kV、55kV、35kV、10kV、6kV，适合于高压侧直接补偿。单个H桥单元模块开关频率低，可采用单极倍频调试，提高等效开关频率，输出电压波形质量好；模块输出电流小，功率回路设计简单；各模块单元承受的电压差小，负荷均分；与LC支路并联，充分利用有源容量，节约成本，容性补偿容量提高一倍。例如有源工作区间为-10Mvar～+10Mvar，与-10Mvar的LC并联后，可实现-20Mvar～0的补偿。

为了便于数字控制实现，统一正序无功，负序电流和指定次谐波电流的检测，本实用新型高压直挂式SVG综合控制装置的具体实施方式提出了一种基于同步多旋转坐标的检测控制方法。其原理是根据传统的PI调节器理论上可以做到对直流恒定信号的无静差跟踪，稳态精度高，动态响应好，工程性应用简单实用的思想，通过同步对旋转坐标变换将n次谐波电流转变为直流量，然后通过低通滤波器将此直流量提取出来作为PI的控制量。在进行旋转变化中需要用到两个变换矩阵如公式(1)和(2)所示，其中ω为正序基波旋转角速度，

为n次正序谐波由abc静止坐标系到DQ坐标系的系数矩阵，

为n次负序谐波由abc静止坐标系到DQ坐标系的系数矩阵。另外定义分别为

的逆矩阵，即为DQ坐标转换到abc静止坐标系的变换矩阵。下面分类介绍基波无功电流、各系谐波电流和负序电流的检测过程。由于配合该实用新型技术方案实施的综合控制方法不仅适合于本实用新型技术方案后续介绍的控制方法中，还适合于其他类似的应用场合，因此假设需要分析的目标电流为i_a、i_b、i_c。

$T_{\mathrm{abc}-\mathrm{dqn}}^P=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}\sin \mathrm{n\ωt}& \sin (\mathrm{n\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \sin (\mathrm{n\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})\\ \cos \mathrm{n\ωt}& \cos (\mathrm{n\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \cos (\mathrm{n\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})\end{array}\right]---\left(1\right)$

$T_{\mathrm{abc}-\mathrm{dqn}}^N=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}\sin \mathrm{n\ωt}& \sin (\mathrm{n\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \sin (\mathrm{n\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})\\ \cos \mathrm{n\ωt}& \cos (\mathrm{n\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \cos (\mathrm{n\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})\end{array}\right]---\left(2\right)$

1、基波正序电流检测

通过采集需要分析的电流i_a、i_b、i_c，由于i_a、i_b、i_c包括基波和谐波电流，因此首先通过一个带通滤波器(Band Pass Filter)处理后得到其基波部分i_a1、i_b1、i_c1，然后利用公式(1)矩阵变换得到DQ坐标的正序电流的有功和无功直流分量i_d1+、i_q1+，此时取值n＝1，即：

$\left[\begin{array}{c}{i}_{d1+}\\ i_{q1+}\end{array}\right]=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}\sin \mathrm{n\ωt}& \sin (\mathrm{n\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \sin (\mathrm{n\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})\\ \cos \mathrm{n\ωt}& \cos (\mathrm{n\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \cos (\mathrm{n\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{a1}\\ i_{b1}\\ i_{c1}\end{array}\right]---\left(3\right)$

再对(3)取得的正序有功和无功分量i_d1+、i_q1+进行低通滤波，并通过乘以系数K对衰减的幅值进行修正后得到i′_d1+、i′_q1+，即可作为控制无功电流的控制量，整个过程如图4所示。相反，再对无功进行控制调节后将会得到DQ坐标的有功电流和无功电流量i″_d1+、i″_q1+，对其进行DQ反变换即可得到abc坐标的三相正序电流i′_a1+、i′_b1+、i′_c1+，此时取值n＝1，即：

$\left[\begin{array}{c}{i}_{a1+}^{\′}\\ i_{b1+}^{\′}\\ i_{c1+}^{\′}\end{array}\right]=T_{\mathrm{abc}-\mathrm{dq}1}^{-P}\left[\begin{array}{c}{i}_{d1+}^{\′\′}\\ i_{q1+}^{\′\′}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}\sin \mathrm{\ωt}& \cos \mathrm{t\ωt}\\ \sin (\mathrm{\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \cos (\mathrm{\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})\\ \sin (\mathrm{\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \cos (\mathrm{\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{d1+}^{\′\′}\\ i_{q1+}^{\′\′}\end{array}\right]---\left(4\right)$

2、负序电流检测

与基波无功功率检测类似，先得到基波部分i_a1、i_b1、i_c1，然后利用公式(2)矩阵变换得到DQ坐标的正序电流的有功和无功直流分量i_d1-、i_q1-，此时取值n＝1，即：

$\left[\begin{array}{c}{i}_{d1-}\\ i_{q1-}\end{array}\right]=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}\sin \mathrm{n\ωt}& \sin (\mathrm{n\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \sin (\mathrm{n\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})\\ \cos \mathrm{n\ωt}& \cos (\mathrm{n\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \cos (\mathrm{n\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{a1}\\ i_{b1}\\ i_{c1}\end{array}\right]---\left(5\right)$

再对(5)取得的正序有功和无功分量i_d1-、i_q1-进行低通滤波，并通过乘以系数K对衰减的幅值进行修正后得到i′_d1-、i′_q1-，即可作为控制无功电流的控制量，整个过程如图5所示。相反，再对负序补偿控制调节后将会得到DQ坐标的有功电流和无功电流量i″_d1-、i″_q1-，对其进行DQ反变换即可得到abc坐标的三相负序电流i′_a1-、i′_b1-、i′_c1-，此时取值n＝1，即：

$\left[\begin{array}{c}{i}_{a1-}^{\′}\\ i_{b1-}^{\′}\\ i_{c1-}^{\′}\end{array}\right]=T_{\mathrm{abc}-\mathrm{dq}1}^{-N}\left[\begin{array}{c}{i}_{d1+}^{\′\′}\\ i_{q1+}^{\′\′}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}\sin \mathrm{n\ωt}& \cos \mathrm{n\ωt}\\ \sin (\mathrm{n\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \cos (\mathrm{n\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})\\ \sin (\mathrm{n\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \cos (\mathrm{n\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{d1+}^{\′\′}\\ i_{q1+}^{\′\′}\end{array}\right]---\left(6\right)$

3、谐波电流检测

谐波检测与正序电流检测或者负序电流检测的原理相类似，只是对于N次谐波，由于谐波自身的特征决定了其属于正序谐波还是负序谐波和零序谐波，其中3K-1(K＝1，2……)次为负序谐波，3K+1次为正序谐波，3K为零序谐波。由于如图2中所示为三相三线系统，因此不含零序谐波。则根据谐波的属性，例如N＝3K+1则选择

矩阵，若N＝3K-1则选择

矩阵进行转换。这样可以实现对指定次谐波的提取，而且通用性强。具体过程是：

同样通过采集需要分析的电流i_a、i_b、i_c，由于i_a、i_b、i_c包括基波和谐波电流，因此首先通过一个设定上下截止频率的带通滤波器(Band Pass Filter)后得到固定次谐波电流i_aN、i_bN、i_cN。利用公式(1)或者(2)将其转换到N次谐波的DQ坐标系中。若N＝3K+1，则利用(1)式，其过程如(7)式，其中n＝N，其原理图见图4；若N＝3K-1则利用(2)式，其过程如(8)式，其中n＝N，其原理图见图5。得到N次谐波的直流分量i_dN、i_q1N，即：

$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{dN}}\\ i_{\mathrm{qN}}\end{array}\right]=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}\sin \mathrm{n\ωt}& \sin (\mathrm{n\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \sin (\mathrm{n\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})\\ \cos \mathrm{n\ωt}& \cos (\mathrm{n\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \cos (\mathrm{n\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{aN}}\\ i_{\mathrm{bN}}\\ i_{\mathrm{cN}}\end{array}\right]---\left(7\right)$

$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{dN}}\\ i_{\mathrm{qN}}\end{array}\right]=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}\sin \mathrm{n\ωt}& \sin (\mathrm{n\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \sin (\mathrm{n\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})\\ \cos \mathrm{n\ωt}& \cos (\mathrm{n\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \cos (\mathrm{n\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{aN}}\\ i_{\mathrm{bN}}\\ i_{\mathrm{cN}}\end{array}\right]---\left(8\right)$

同样，在DQ坐标的谐波含量也可以转换到abc坐标中去，与上面一样根据谐波次数N属性和大小，选择合适矩阵，其转换公式见(9)和(10)。

$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{aN}}\\ i_{\mathrm{bN}}\\ i_{\mathrm{cN}}\end{array}\right]=T_{\mathrm{abc}-\mathrm{dqN}}^{-N}\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{dN}}\\ i_{\mathrm{qN}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}\sin \mathrm{n\ωt}& \cos \mathrm{n\ωt}\\ \sin (\mathrm{n\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \cos (\mathrm{n\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})\\ \sin (\mathrm{n\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \cos (\mathrm{n\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{dN}}\\ i_{\mathrm{qN}}\end{array}\right]---\left(9\right)$

$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{aN}}\\ i_{\mathrm{bN}}\\ i_{\mathrm{cN}}\end{array}\right]=T_{\mathrm{abc}-\mathrm{dqN}}^{-P}\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{dN}}\\ i_{\mathrm{qN}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}\sin \mathrm{n\ωt}& \cos \mathrm{n\ωt}\\ \sin (\mathrm{n\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \cos (\mathrm{n\ωt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})\\ \sin (\mathrm{n\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \cos (\mathrm{n\ωt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{dN}}\\ i_{\mathrm{qN}}\end{array}\right]---\left(10\right)$

4、多频锁相值计算

在上述的计算中，需要用到各次谐波的锁相值，由于单独对每次谐波电流进行锁相则计算量大，本实用新型的一种较佳实施方式采用基波锁相，然后采用倍频计算的方法得到各次谐波的锁相值，其过程如图6所示。通过对电网电压进行软件锁相得到基波的角频率瞬时值ωt，通过其乘以谐波的次数N，得到Nωt的值，例如N＝(1，3，5，7……N)，然后求出图6中的sin-cosN值。其中公式中要用到的倍频锁相值是通过对基波电源电压进行软件锁相，得到其瞬时ωt值，通过将其乘以谐波的次数，得到Nωt的值，例如N＝(3，5，7……N)，然后求出sinNωt和cosNωt的值，即图6中sin-cosN的值。

下面根据上述无功电流、负序电流和谐波电流的检测方法对综合控制方法进行介绍。根据图2，检测HSVG发出的电流IC的三相瞬时值i_ca、i_cb、i_cc；检测母线电流IS的三相瞬时值i_sa、i_sb、i_sc；检测HSVG有源部分电流ISVG的三相瞬时值i_svga、i_svgb、i_svgc。采集各个模块的直流侧电压，即图2中C_cd-a1～C_cd-aN、C_cd-b1～C_cd-bN、C_cd-c1～C_cd-cN上的电压，求出各相N个直流侧的电压和U_AD、U_BD、U_CD。

由于相对无功来说，谐波的变化速度快，为了提高其响应速度，谐波控制采用开环控制，即以求出负载的谐波为参考发出与其幅值相等，相位相反的谐波进行补偿。然而负载的电流一般很难检测到，因此本实用新型技术方案采用节点法求出负载电流IL，即IL的三相瞬时值为i_la＝i_sa-i_ca、i_lb＝i_sb-i_cb、i_lc＝i_sc-i_cc。

整个控制分为基于反馈控制的基波正序无功控制环节，基于前馈控制的负序电流控制环节和多个谐波控制环节，如图7所示。其中，在基波正序无功控制环节包括了基波正序无功电流检测环节；在负序电流控制环节包括了负序电流检测环节；在谐波控制环节包括了谐波电流检测环节。

1、基波正序无功控制：

(1)对i_sa、i_sb、i_sc进行正序DQ分解后得到DQ坐标下的i_Sd1+和i_Sq1+，将其进行低通滤波后得到基波正序电流的有功分量和无功分量的直流值i_sd1+和i_sq1+；

(2)对i_svga、i_svgb、i_svgc进行正序DQ分解后得到DQ坐标下的i_svgd和i_svgq，将其进行低通滤波后得到基波正序电流的有功分量和无功分量的直流值和

(3)对U_AD、U_BD、U_CD求和与参考电压

进行比较，其中为每H桥单元直流侧控制电压

的3N倍，即对U_AD+U_BD+U_CD与

的差进行PI调节后以控制整个直流侧的电压控制所需有功电流i_cd-ref。对直流侧的有功除了进行总体控制外，还对每个H桥的直流侧电压进行分个PI控制；

(4)对母线电压V_abc进行DQ分解并滤波后，得到DQ坐标下的u_D-feedback和u_Q-feedback；

(5)根据i_cd-ref、

i_sq1+、

u_D-feedback，锁相值sin-cos1和连接电抗La、Lb、Lc在DQ坐标下的值WL，可按照图8所示，通过双PI解耦控制得到DQ坐标下的电压u_Sd1+和u_Sq1+，并对其进行DQ反变换得到补偿正序无功和直流侧电压所需的电压参考波V_a+、V_b+、V_c+。

2、负序电流控制：

(1)对i_la＝i_sa-i_ca、i_lb＝i_sb-i_cb、i_lc＝i_sc-i_cc进行负序DQ分解后得到DQ坐标下的i_Sdl-和i_Sq1-，将其进行低通滤波后得到基波负序电流的有功分量和无功分量的直流值i_sd1-和i_sq1-；

(2)根据i_sd1-和i_sq1-和连接电抗La、Lb、Lc在DQ坐标下的值WL，计算得到DQ坐标下的电压u_Sd1-和u_Sq1-，并对其进行DQ反变换即得补偿负序功率所需的电压参考波V_a-、V_b-、V_c-。其中图9中REF表示按照系统和国标允许值计算所得的DQ坐标参考值。

3、谐波控制：

(1)对i_la＝i_sa-i_ca、i_lb＝i_sb-i_cb、i_lc＝i_sc-i_cc进行各次谐波的DQ分解，即根据谐波次数确定其属性是正序还是负序，联合谐波次数所确定的锁相sin-cosN进行对于DQ分解，得到i_ldN和i_lqN；

(2)根据i_ldN和i_lqN和连接电抗La、Lb、Lc在DQ坐标下的值NWL，计算得到DQ坐标下的电压u_ldN和u_lqN，并对其进行DQ反变换得到补偿负序功率所需的电压参考波V_ah、V_bh、V_ch。其中图10中REF表示按照系统和国标允许值计算所得的DQ坐标参考值。

将上述计算得到的V_a+、V_b+、V_c+，V_a-、V_b-、V_c-和V_ah、V_bh、V_ch相加，得到参考电压波形

$u_a^{*}=V_{a+}+V_{a-}+V_{\mathrm{ah}};$

$u_b^{*}=V_{b+}+V_{b-}+V_{\mathrm{bh}};$

$u_c^{*}=V_{c+}+V_{c-}+V_{\mathrm{ch}};$

进行180°/N的单极倍频调制，产生3N路三角波，与参考电压的瞬时值

及其反值比较得到6N路脉冲以触发各个H桥单元，产生电压PWM波，PWM电压通过连接电抗，产生相应的谐波、无功和负序电流。

仿真其补偿波形如图11和12所示，其负载为6脉波整流器。图11分别为补偿无功、谐波和负序电流总的补偿图，其中IL为整流负载的三相电流，IC为HSVG发出的三相电流，IS为补偿后母线的三相电流。从图中可看出本方法能准确地补偿，补偿后的母线电流IS基本正弦化。图12为指定次谐波的补偿效果，图中分别为5次、7次、11次、13次补偿谐波A相电流和负载A相电流，其中幅值较大的为负载谐波，而幅值较少的为补偿的谐波。从图中可看出，本实用新型具体实施方式所描述的方法能够有效地跟踪各次谐波进行补偿。

本实用新型的技术方案属于有源补偿高压侧的无功、谐波和负序电流，这解决了直接在高压侧对高压谐波进行治理的难题。在高压侧直接补偿，相对于目前使用的谐波通过降压在低压侧补偿来说，补偿效果好，速度快，更节约成本和占地面积。

SVG包括H桥单元串联支路和连接电抗，考虑负载大都为感性负载，而SVG能工作在容性和感性两种工况，因此选择等容量的LC与其并联，并由LC滤除某次谐波。这样相对于使用纯SVG进行无功补偿来说，容量节省了一半，充分利用了有源补偿容量，价格大大降低。基于多旋转坐标的基波、谐波和负序电流的检测方法，实现了基波、谐波和负序电流的分开检测。基波正序无功、负序电流和谐波的独立控制方法，互相之间无耦合，可实现对无功功率、可选择次谐波和负序电流进行可选择性进行补偿，灵活，通用性强。相对目前使用的傅里叶分次提取谐波或基波进行控制来说，傅里叶分析或者快速傅里叶分析至少需要延时半个周波，而实用新型技术方案计算延时只有一个数字采用周期，简单，计算量减少；相对于基于瞬时无功的谐波提取方法来说，基于瞬时无功的谐波只能一次性提取全部的谐波，而本实用新型技术方案能够分次提取出各次谐波，可选择性地提取，实现分频补偿，通用性强，灵活。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种高压直挂式SVG综合控制装置，与电网相连，其特征在于：高压直挂式SVG综合控制装置的每一相均包括LC滤波支路，连接电抗和H桥单元串联支路，H桥单元串联支路与连接电抗串联再与LC滤波支路并联，LC滤波支路包括电感和电容，H桥单元串联支路包括N个相串联的H桥单元，N≥2，每一个H桥单元包括由四个功率元件组成的桥式电路。

2.根据权利要求1所述的一种高压直挂式SVG综合控制装置，其特征在于：所述桥式电路的功率元件为IGBT或IGCT。

3.根据权利要求1或2所述的一种高压直挂式SVG综合控制装置，其特征在于：所述高压直挂式SVG综合控制装置(1)包括综合控制装置(12)，所述综合控制装置(12)输入为高压直挂式SVG综合控制装置发出的电流IC的三相瞬时值，母线电流IS的三相瞬时值，高压直挂式SVG综合控制装置有源部分电流ISVG的三相瞬时值和各个模块的直流侧电压，得到参考电压波形，综合控制装置(12)输出三相电压参考波形，经过180°/N的单极倍频调制，产生3N路三角波，与参考电压的瞬时值及其反值比较得到6N路脉冲以触发各个H桥单元，产生电压PWM波，PWM电压通过连接电抗，产生相应的谐波、无功和负序电流。

4.根据权利要求3所述的一种高压直挂式SVG综合控制装置，其特征在于：所述的综合控制装置(12)包括基波正序无功控制模块(6)、负序电流控制模块(7)和谐波控制模块(8)，其中：

基波正序无功控制模块(6)进行基波正序无功控制，输出补偿正序无功和直流侧电压所需的电压参考波；

负序电流控制模块(7)进行负序电流控制，输出补偿负序功率所需的电压参考波；

谐波控制模块(8)进行谐波控制，输出补偿负序功率所需的电压参考波。

5.根据权利要求4所述的一种高压直挂式SVG综合控制装置，其特征在于：所述的基波正序无功控制模块(6)包括基波正序电流检测模块(9)，所述的负序电流控制模块(7)包括负序电流检测模块(10)，所述的谐波控制模块(8)包括谐波电流检测模块(11)，其中：

基波正序电流检测模块(9)进行基波正序电流检测，输入为待检测的三相电流，输出三相正序电流；

负序电流检测模块(10)进行负序电流检测，输入为待检测的三相电流，通过计算得到三相负序电流；

谐波电流检测模块(11)进行谐波电流检测，输入为待检测的三相电流，通过计算得到N次谐波的直流分量。

6.根据权利要求5所述的一种高压直挂式SVG综合控制装置，其特征在于：所述的基波正序电流检测模块(9)、负序电流检测模块(10)和谐波电流检测模块(11)组成检测装置(13)，所述检测装置(13)包括多频锁相模块。

7.根据权利要求1，2，4至6中任一权利要求所述的一种高压直挂式SVG综合控制装置，其特征在于：选择相等容量的SVG与LC滤波支路并联，所述的LC滤波支路设置成固定次谐波滤除装置。

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