专利名称：基于全控型变流器件解决电网电压波动和闪变的装置的制作方法
技术领域：
基于全控型变流器件解决电网电压波动和闪变的装置技术领域[0001]本实用新型涉及SVG解决电压波动和闪变的装置，特别是一种采用全控型变流器件的SVG解决电网系统中变电站电压波动和闪变装置。
背景技术：
[0002]目前，国家电网公司正式发布了智能电网技术标准体系和智能电网关键设备研制规划，将智能电网的发展列为未来的主要发展方向。智能电网涉及相关产业很多，包括电力设备、信息通讯、新能源等。无功补偿设备的智能化改造在智能电网发展规划和建设中已经成为势在必行的必然趋势。[0003]由于电网中存在冲击性负荷(比如电弧炉负荷、轧钢负荷、大型提升机等)，或供电端供电电压不连续、不稳定等，会引起电网电压波动和闪变，会给电网的运行和效率带来不良的影响，同时也会对接在该公用电网中的其他用电设备带来一些不良的影响甚至危害。电网电压波动会引起电站保护装置误动作，或导致某些设备由于电压偏高或偏低而故障跳闸，从而影响供电安全。[0004]目前，针对电网电压波动和闪变问题解决方法是在电网中加SVC。SVC是靠改变系统中的含有的感性、容性无功功率大小来实现的。SVC是利用电抗器提供感性无功、利用电容器提供容性无功。电容器输出容性无功的能力与电网电压平方成正比。因此，当电网电压偏高时，需要补偿装置提供少量无功以降低电压时，而电容器的输出无功反而增大，抑制波动和闪变的效果降低。反之亦然。另SVC的响应时间相对较慢，对电压波动和闪变的抑制能力也比较低。其主要缺点如下[0005]1)其安装容量大，占地空间大，自身损耗大，通风散热困难。[0006]2)自身产生谐波，需配置合适的滤波器来滤波。[0007]3) SVC的主控器件是晶闸管，其响应速度慢对于快速变化的负荷达不到理想的效果。SVC的响应速度为IOms以上，所以抑制电压波动和闪变的能力一般不超过50%[0008]4) SVC输出受电网电压影响，其输出能力与电网电压平方成正比。[0009]5)滤波器是靠改为谐波阻抗来滤波的，在系统中会产生串并联谐振，危害供电安全。[0010]6)TCR的空芯电抗器对周围产生电磁干扰。[0011]目前，在国内外采用全控型变流器件的静止无功发生器SVG(Static Var Generator)技术解决电压波动和闪变还是个空白。因此，针对电压波动和闪变问题的SVG 解决方案，具有很强的可实施性和可操作性。发明内容[0012]本实用新型的目的是提供一种基于全控型变流器件解决电网电压波动和闪变的装置，该装置采用全控型变流器件，能够有效解决电网电压波动和闪变的问题，且响应速度快，跟踪精度高，并可根据省调AVC控制系统的指令进行调节，可大大提高电网电压的稳定性和可靠性。[0013]为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现[0014]基于全控型变流器件的解决电网电压波动和闪变的装置，该装置包括控制器、全控型变流装置SVG，将全控型变流装置SVG并联在低压侧母线上；控制器以电网电压为控制量，与设定电网电压波动允许值进行比较，将电网电压信号变化量经控制器进行滤波、移相、比例放大、运算处理，得到电压的差值控制信号，使全控型变流装置SVG产生电流波形， 该电流经功率传输单元产生与电网电压差值的波形与原波动越限的电压叠加，达到稳定电网电压的目的。[0015]所述的全控型变流装置为直挂式功率单元Y接串联型链式SVG结构。[0016]所述的控制器包括多个信号处理子单元和主控子单元，每个信号处理子单元；包括滤波模块、移相模块、比例放大模块、运算模块，主控子单元完成对全控型器件的控制；[0017]所述的滤波模块包括低通、高通滤波器和对各个次同步模态信号分别进行滤波的带通滤波器，用来将转速信号的变化量经过低通、高通滤波器滤掉低频、高频，再经过带通滤波器进行处理，得到同步分量；[0018]所述的移相模块用来接收滤波单元输出的电压同步信号，将电压同步信号进行相位矫正；[0019]所述的比例模块用来将移相处理的次同步模态信号进行比例放大处理；[0020]所述的运算模块用来将移相、比例处理后的次同步模态信号进行加权求和处理得到综合控制量；将此控制量通过函数运算变为全控型变流装置的控制信号。[0021]所述的全控型变流装置功率单元所采用半导体开关器件为IGBT、GT0, IGCT、或 IEGT全控型开关器件。[0022]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是[0023]1)响应速度快[0024]基于全控型器件变流装置的显著特点就是响应速度快。其主要原因是，可以根据需要对全控型器件(GTO、IGBT、IGCT、IEGT等)的开关状态进行任意控制。而且，器件的开关频率或等效开关频率往往较高，一般每个工频周期的开关次数可以从几次到几十次。因此，基于全控型器件变流装置的系统响应速度比SVC快几倍。对电网电压波动和闪变的抑制效果特别突出。[0025]2)控制精度高[0026]基于全控型器件变流装置的可以采用脉宽调制或脉冲击移相等方式进行控制，加上其开关频率较高，就可以在每个开关周期对系统输出进行调节。此外，系统还可以采用比较复杂的算法和控制方法，使得系统的跟踪精度大大提高。也就是说，基于全控型器件变流装置可以对系统的无功、谐波、电压波动和闪变等电能质量问题同时进行综合治理。[0027]3)不受系统电压影响[0028]传统的补偿装置SVC是由晶闸管控制电抗器和FC组成，FC输出无功与电网电压平方成正比。当电网电压偏高时，需要补偿装置提供少量无功以降低电压时，而FC的输出无功反而增大，抑制闪变效果降低。反之亦然。而基于全控型器件变流装置是一种有源的解决方法，其输出补偿电流与电网电压几乎无关。治理电压波动和闪变的效果不受电网电压变化影响。
[0029]图1是SVG的拓扑结构图和采样示意图；[0030]图2是控制器控制结构图；[0031]图3是全控型变流器件的控制原理图；[0032]图4是直挂式功率单元Y型链式SVG结构示意图。
具体实施方式
[0033]
以下结合附图详细叙述本发明的具体实施方式
。[0034]见图1、图2，基于全控型变流器件的解决电网电压波动和闪变的装置，该装置包括控制器、全控型变流装置SVG，将全控型变流装置SVG并联在低压侧母线上；控制器以电网电压为控制量，与设定电网电压波动允许值进行比较，将电网电压信号变化量经控制器进行滤波、移相、比例放大、运算处理，得到电压的差值控制信号，使全控型变流装置SVG产生电流波形，该电流经功率传输单元产生与电网电压差值的波形与原波动越限的电压叠加，达到稳定电网电压的目的。[0035]见图2，控制器包括多个信号处理子单元和主控子单元，每个信号处理子单元；包括滤波模块、移相模块、比例放大模块、运算模块，主控子单元完成对全控型器件的控制；[0036]见图3，基于全控型变流器件的解决电网电压波动和闪变的装置，控制方法包括以下步骤[0037]1)检测电网电压信号，将模拟的电压信号(5A、1A)转化成数字信号送给控制器。[0038]2)滤波；将电网电压信号经过低通高通滤波器滤掉高、低频，再经过带通滤波器中的带通滤波器进行带通滤波，得到电网电压的差值信号。[0039]3)相位矫正；上述电压信号再分别过各自的移相模块矫正相位，[0040]4)比例放大；矫正相位后的信号再经过比例放大模块进行增益比例放大；[0041]5)运算处理；经矫正相位、比例放大的的电网电压的差值电压，得出综合控制量；[0042]6)上述综合控制量经函数变为IGBT触发时刻。控制器以PT信号为同步信号控制 IGBT触发时刻，使得SVG装置中产生与电网电压差值大小相等方向相反的电压信号与原电网中超限的电压相抵消，达到抑制电压波动的目的。[0043]本实施例中，全控型变流器件为IGBT，还可为IGBT、GTO、IGCT、IEGT或其它全控型开关器件。[0044]
以下结合附图叙述SVG装置的具体结构类型。[0045]图4是直挂式功率单元Y接串联型链式SVG结构示意图；单项功率单元每相由四只反并联开关器件IGBT组成，二极管整流，整个功率模块形成三电平变流器功能。[0046]直挂式功率单元Y接串联型链式SVG是由单项功率单元直接串联到高电压等级， 三相Y接后直接接入电网。直挂式Y接串联型链式SVG主要由功率单元、控制单元、接入电抗器组成。
权利要求1.基于全控型变流器件的解决电网电压波动和闪变的装置，其特征在于，该装置包括控制器、全控型变流装置SVG，将全控型变流装置SVG并联在低压侧母线上；控制器以电网电压为控制量，与设定电网电压波动允许值进行比较，将电网电压信号变化量经控制器进行滤波、移相、比例放大、运算处理，得到电压的差值控制信号，使全控型变流装置SVG产生电流波形，该电流经功率传输单元产生与电网电压差值的波形与原波动越限的电压叠加， 达到稳定电网电压的目的。
2.根据权利要求1所述的基于全控型变流器件的解决电网电压波动和闪变的装置，其特征在于，所述的全控型变流装置为直挂式功率单元Y接串联型链式SVG结构。
3.根据权利要求1所述的基于全控型变流器件的解决电网电压波动和闪变的装置，其特征在于，所述的控制器包括多个信号处理子单元和主控子单元，每个信号处理子单元包括滤波模块、移相模块、比例放大模块、运算模块，主控子单元完成对全控型器件的控制；所述的滤波模块包括低通、高通滤波器和对各个次同步模态信号分别进行滤波的带通滤波器，用来将转速信号的变化量经过低通、高通滤波器滤掉低频、高频，再经过带通滤波器进行处理，得到同步分量；所述的移相模块用来接收滤波单元输出的电压同步信号，将电压同步信号进行相位矫正；所述的比例模块用来将移相处理的次同步模态信号进行比例放大处理；所述的运算模块用来将移相、比例处理后的次同步模态信号进行加权求和处理得到综合控制量；将此控制量通过函数运算变为全控型变流装置的控制信号。
4.根据权利要求1所述的基于全控型变流器件的解决电网电压波动和闪变的装置，其特征在于，所述的全控型变流装置功率单元所采用半导体开关器件为IGBT、GT0, IGCT、或 IEGT全控型开关器件。
专利摘要本实用新型涉及一种基于全控型变流器件解决电网电压波动和闪变的装置，该装置包括控制器、全控型变流装置SVG，将全控型变流装置SVG并联在低压侧母线上；控制器以电网电压为控制量，与设定电网电压波动允许值进行比较，将电网电压信号变化量经控制器进行滤波、移相、比例放大、运算处理，得到电压的差值控制信号，使全控型变流装置SVG产生电流波形，该电流经功率传输单元产生与电网电压差值的波形与原波动越限的电压叠加，达到稳定电网电压的目的。该装置采用全控型变流器件，能够有效解决电网电压波动和闪变的问题，且响应速度快，跟踪精度高，并可根据省调AVC控制系统的指令进行调节，可大大提高电网电压的稳定性和可靠性。
文档编号H02J3/01GK202282614SQ20112038976
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月13日 优先权日2011年10月13日
发明者孙鹏, 张云菊, 李旷, 李涟叶, 杨硕, 王晓敏, 邓朴, 陈晓, 魏斌 申请人:荣信电力电子股份有限公司, 贵州电网公司