一种空载电压波形系数控制方法及装置与流程

本发明涉及一种空载电压波形系数控制方法及装置，属于变压器空载试验技术领域。

背景技术：

空载电压波形系数是空载电压的波形平均值和有效值的比值。在变压器出厂试验中，根据以往的标准只要求进行100%额定电压的空载试验，对于更高电压下的空载试验不做要求。而新颁布的gb109.1中明确要求要进行90%和110%电压下的空载损耗测量。很多变压器公司的试验发电机在100%额定电压下做空载试验时，空载电压波形系数符合要求，而在110%额定电压下时空载电压波形系数数值大幅增加，无法满足标准要求。对于大容量变压器产品，该现象更为明显，严重超过标准要求。

分析其形成原因主要是在测量过程中的变压器铁心饱和引起的谐波电流显著增加，使发电机出口电压波形发生严重畸变，无法满足标准规定的电压波形系数小于3%的要求，目前，国内已经开始这方面的研究，主要是通过容性电流补偿和谐波治理两个角度进行，目前以无源滤波和固定容量为主。不过由于变压器容量不同，出厂试验电压等级不同，使得治理效果不稳定。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种空载电压波形系数控制方法及装置，通过采样发电机母线电压，与参考电压比较得到误差信号，采用有源滤波单元，在50次谐波范围内，不用切换开关，使整个装置适应不同容量和电压等级的变压器空载试验的波形系数要求，充分发挥了单片机速度快，避免了切换开关引起的系统波动，稳定性高的特性，结合有源滤波单元，能够实时不间断调节滤波容量，维持发电机母线电压波形稳定、符合标准要求，使装置稳定可靠，适应性强，有效地解决了背景技术中存在的上述问题。

本发明的技术方案是：一种空载电压波形系数控制方法，采用有源滤波单元，在50次谐波范围内，不用切换开关，通过闭环控制，主控制器采集发电机母线、滤波装置、有源滤波单元和变压器的电压电流信号；通过比较发电机母线电压信号与系统参考值，得到控制误差，计算此时发电机母线中的谐波含量和所需补偿容量；经过主控制器的单片机计算，取得实时控制信号；实时控制信号经过驱动模块放大，控制有源滤波单元中的电流，使滤波装置以最适合的容量吸收发电机母线上的谐波，实现不间断滤波容量调节，滤除发电机母线谐波，使发电机母线电压波形符合标准要求。

一种空载电压波形系数控制装置，包含主控制器、电压电流采样装置一、电压电流采样装置二、发电机、驱动模块、电压电流采样装置三、变压器和有源滤波单元，所述主控制器通过电压电流采样装置一与发电机互相连接，主控制器通过电压电流采样装置二与有源滤波单元互相连接，主控制器通过电压电流采样装置三与变压器互相连接，主控制器通过驱动模块与有源滤波单元互相连接，有源滤波单元与发电机互相连接。

所述主控制器、电压电流采样装置一、电压电流采样装置二、发电机、驱动模块、电压电流采样装置三、变压器和有源滤波单元之间的连接为固定连接。

所述主控制器的主要元件为dsp2812心片。

所述有源滤波单元由igbi功率单元、电感l与电容器cc构成，电容器cc为电压维持电容，igbi功率单元有三组，分别为d组、e组和f组，发电机通过电感l连接到d组、e组和f组三组igbi功率单元。

本发明的有益效果是：通过采样发电机母线电压，与参考电压比较得到误差信号，采用有源滤波单元，在50次谐波范围内，不用切换开关，使整个装置适应不同容量和电压等级的变压器空载试验的波形系数要求，充分发挥了单片机速度快，避免了切换开关引起的系统波动，稳定性高的特性，结合有源滤波单元，能够实时不间断调节滤波容量，维持发电机母线电压波形稳定、符合标准要求，使装置稳定可靠，适应性强。

附图说明

图1是本发明的结构框图；

图2是本发明的主程序流程图；

图3是本发明有源滤波单元的结构图；

图中：主控制器1、电压电流采样装置一2、电压电流采样装置二3、发电机4、驱动模块5、电压电流采样装置三6、变压器7、有源滤波单元8。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明技术方案作进一步详细的说明。

一种空载电压波形系数控制方法，采用有源滤波单元，在50次谐波范围内，不用切换开关，通过闭环控制，主控制器采集发电机母线、滤波装置、有源滤波单元和变压器的电压电流信号；通过比较发电机母线电压信号与系统参考值，得到控制误差，计算此时发电机母线中的谐波含量和所需补偿容量；经过主控制器的单片机计算，取得实时控制信号；实时控制信号经过驱动模块放大，控制有源滤波单元中的电流，使滤波装置以最适合的容量吸收发电机母线上的谐波，实现不间断滤波容量调节，滤除发电机母线谐波，使发电机母线电压波形符合标准要求。

一种空载电压波形系数控制装置，包含主控制器1、电压电流采样装置一2、电压电流采样装置二3、发电机4、驱动模块5、电压电流采样装置三6、变压器7和有源滤波单元8，所述主控制器1通过电压电流采样装置一2与发电机4互相连接，主控制器1通过电压电流采样装置二3与有源滤波单元8互相连接，主控制器1通过电压电流采样装置三6与变压器7互相连接，主控制器1通过驱动模块5与有源滤波单元8互相连接，有源滤波单元8与发电机4互相连接。

所述主控制器1、电压电流采样装置一2、电压电流采样装置二3、发电机4、驱动模块5、电压电流采样装置三6、变压器7和有源滤波单元8之间的连接为固定连接。

所述主控制器1的主要元件为dsp2812心片。

所述有源滤波单元8由igbi功率单元、电感l与电容器cc构成，电容器cc为电压维持电容，igbi功率单元有三组，分别为d组、e组和f组，发电机4通过电感l连接到d组、e组和f组三组igbi功率单元。

在实际应用中，主控制器1通过电压电流采样装置一2采集发电机4母线的电压电流，通过电压电流采样装置二3采集有源滤波单元8的电压电流，通过电压电流采样装置三6采集变压器7的电压电流，通过驱动模块5控制有源滤波单元8，适应不同容量和电压等级的变压器空载试验的滤波要求。

所述主控制器1的主要元件为dsp2812心片，采集的发电机母线电压，与系统中的参考电压比较，得到误差信号，经主控制器根据滤波计算方法计算出所需控制信号，通过驱动装置控制有源滤波单元，吸收发电机母线上的谐波从而达到滤除发电机母线谐波的目的。

如图3，igbi功率单元、电感l与电容器cc构成有源滤波单元，有源滤波单元中的电容器cc为电压维持电容，发电机通过电感l连接到d、e、f三组igbi功率单元，主控制器可在试验过程中实时不间断调节电流大小，维持ud的恒定。

如图2，本发明具体步骤如下：

1、自动运行初始化；

2、判断上电自检是否完成，如果未完成，故障报警后自动运行初始化；

3、完成自检后启动，判断是否有故障报警；如果有故障报警，进行故障处理后自动运行初始化；

4、采集发电机母线、有源滤波单元、变压器的电压电流信号；比较发电机母线实际电压与参考值，得到控制误差，计算此时发电机母线中的谐波含量和所需补偿容量，取得实时控制信号；

5、判断发电机母线电压波形是否符合标准；如果不符合，改变pi调节参数后，自动运行初始化；

6、通过驱动模块增大控制信号；

7、控制有源滤波单元中的电流，吸收发电机母线上的谐波，使发电机母线电压波形符合标准要求；

8、判断试验是否结束；如果未结束，自动运行初始化；

9、结束。

综上所述，通过本发明，采用有源滤波单元，在50次谐波范围内，不用切换开关，能够实时不间断调节滤波容量，达到维持发电机母线电压波形稳定，符合标准要求的目的。