Svg(tsc)動態無功補償智能控制方法
2023-08-02 10:31:11
專利名稱：Svg(tsc)動態無功補償智能控制方法
技術領域：
本發明涉及一種SVG(TSC)動態無功補償智能控制方法。
背景技術：
在電力系統中，為減少配電網向符合提供大量無功電流而造成功率損耗，在各受電點(如低壓變壓器和大型用電設備安裝處)均需配置相應電壓等級的無功補償裝置，功率因數較低的工礦、企業、居民區是必須安裝無功補償裝置的，大型異步電機、變壓器、電焊機、壓力機等設備也常常需要安裝無功補償裝置，以提高電網輸電能力和電能利用率，改善用電狀況，節約能源。目前,在基於SVG (Static Var Generator,靜止無功發生器)的動態無功補償控制系統方案設計中，常常存在下列現象為了充分利用SVG的感性容量調節範圍，常常採用固定並聯電容器補償，SVG裝置一旦故障，存在裝置向電網系統倒送無功現象，會受到電力系統罰款。所以，常常採用SVG裝置與分組投切電容器相結合的補償方案，但是這種SVG裝置與分組投切電容器相結合的方式存在下面兩個問題。I)對於採用兩個不同主控制單元(MCU)分別控制SVG和分組投切的方案，存在兩裝置之間無法協調一致，不能正確補償，控制效果不理想，甚至導致電網系統不穩定；2)對於採用一套主控制單元(MCU)同時控制SVG和晶閘管分組投切電容器(TSC)的方案，即SVG+TSC方案，一般採用TSC策略為主，SVG策略作為輔的思路；由於受到TSC響應速度(> 100ms)的限制，導致整體動態性能較差，不能抑制電壓波動和閃變。因此，需要採用一種利用SVG動態響應快(< Ims)，充分發揮其感性調節範圍，且能實現無功動態、連續調節的SVG(TSC)智能控制策略或方法。
發明內容
本發明是為避免上述已有技術中存在的不足之處，提供一種SVG(TSC)動態無功補償智能控制方法，以提高無功補償的響應速度、實現無功動態、連續調節。本發明為解決技術問題採用以下技術方案。SVG(TSC)動態無功補償智能控制方法，其特點是，採用一個主控制單元控制SVG和TSC ;由主控制單元集中採樣、計算和控制，自動調節採用SVG的無功補償方式和採用TSC的無功補償方式；優先啟動SVG的無功補償方式，當SVG故障時採用TSC的無功補償方式；當系統無功需求瞬間動態變化時，首先SVG在預定的響應速度內啟動PWM控制程序，輸出補償電流，快速、動態調節無功變化量；當電力系統負荷大範圍變化並超出SVG的容量時，再啟動TSC分組投切功能，補償系統無功需求。本發明的SVG(TSC)動態無功補償智能控制方法的特點也在於I)實時檢測系統的無功需求I Qn(t) I，當I Qn(t) I < AQ,即系統需求小於正常波動量、AQ(—般AQ/0)時，系統維持前時刻(t_l)的無功輸出容量，保持不變，返回主程序開始節點，並繼續檢測負荷無功；
2)當|Qn(t)| > A Q時，即系統需求大於正常波動量A Q，，進入無功控制主程序，執行下一步；3)計算SVG應調製的無功需求Qsvg_on(t)+Qn(t)；判斷Qsvg—onw+QnwQsvg—maxl，即是否超出 SVG 最大調製範圍；當 Qsvg_on(t)+Qn(t) < Qsvg_maxl 時，進入第 4 步；當 Qsvg_on(t)+Qn(t)/Qsvg_maxl 時，進入第 5 步；4)判斷SVG的功率單元是否正常如正常，則優先啟動SVG的脈寬調製(PWM);如PWM模塊異常，則進入分組投切策略；執行完畢，返回主程序開始點；5)判斷SVG的功率單元是否正常SVG功率單元如正常，則優先啟動PWM，保持SVG輸出為QsvgjiaxlJAR PWM;然後，再啟動分組投切，執行分組投切策略；svg功率單元如不正常，則啟動分組投切，執行分組投切策略.6)上述第5條執行完畢，返回主程序開始節點。 其中Qm(t)為t時刻檢測到的系統無功需求；Qsvg QN(t)為t時刻SVG的實際輸出容量;Qsvg QN(t+1)為t+1時刻SVG的應該輸出需求；Qsvg maxl為SVG允許輸出的上限；Q支路為分組投切支路容量。與已有技術相比，本發明有益效果體現在採用唯一的主控制單元(MCU)，集中採樣、計算和控制，自動、合理調節SVG(PWM)和分組投切，正確實現協調控制、優先控制和容量分配；採用DSP作為唯一的採樣和控制晶片，利用FPGA作為數據協調、SVG脈寬調製(PWM)和分組投切脈衝的執行元件。SVG主控制單元(MCU)支持TSC分組投切策略，當SVG功率單元故障時，仍然可以實現自動調節和補償。為了充分利用SVG的感性調節範圍，採用過零檢測晶閘管開關作為執行開關，避免了投切振蕩和電壓差引起的衝擊，分組投切電容器並聯補償支路，將整個裝置輸出範圍自動調節在
之間，擴大了 SVG裝置的調節範圍，解決了因SVG故障後，固定電容器補償帶來的倒送無功問題。SVG主控制單元(MCU)對於持SVG和TSC控制策略優先啟動SVG策略，再根據條件執行分組投切策略；當系統無功需求瞬間動態變化時，首先SVG在預定的響應速度(IOms)內啟動PWM控制程序，輸出補償電流，快速、動態調節無功變化量，抑制了電網系統電壓波動和閃變，改善了電能質量；當電力系統負荷大範圍變化時(超出SVG的容量)，再啟動分組投切功能，補償系統無功需求。本發明的SVG(TSC)動態無功補償智能控制方法，可充分、優先發揮SVG調節範圍寬、動態響應速度快、電壓波動和閃變抑制能力強的特點，具有可提高無功補償的響應速度、實現無功動態、連續調節等優點。
圖I為本發明的SVG(TSC)動態無功補償智能控制方法的控制原理圖。圖2為本發明的SVG(TSC)動態無功補償智能控制方法的流程圖。圖3為本發明的SVG (TSC)動態無功補償智能控制方法的系統應用圖。以下通過具體實施方式
，並結合附圖對本發明作進一步說明。
具體實施方式
SVG(TSC)動態無功補償智能控制方法，採用一個主控制單元控制SVG和TSC ;由主控制單元集中採樣、計算和控制，自動調節採用SVG的無功補償方式和採用TSC的無功補償方式；優先啟動SVG的無功補償方式，當SVG故障時採用TSC的無功補償方式。當系統無功需求瞬間動態變化時，首先SVG在預定的響應速度內啟動PWM控制程序，輸出補償電流，快速、動態調節無功變化量；當電力系統負荷大範圍變化並超出SVG的容量時，再啟動TSC分組投切功能，補償系統無功需求。該方法或策略的基本思路是，當系統無功負荷瞬態變化時，首先啟動SVG的PWM調製無功輸出，在SVG滿發或功率單元故障時，再啟動TSC的分組投切策略。如圖I所示，由FPGA晶片(EP1C12Q240)控制ADC晶片(AD7656)，定時採集三相系統電壓Ua、Ub、Uc，系統電流la、lb、Ic,以及SVG輸出電流Ila、lib、Ilc，並把這些數據存儲在FPGA存儲單元當中；DSP晶片(TMS320F28335)通過總線和FPGA晶片(EP1C12Q240)相連，定時讀取 FGPA中存儲的系統電壓、系統電流以及SVG輸出電流等相關數據；DSP晶片根據系統電流、系統電壓以及SVG輸出電流，計算瞬時無功；DSP將PWM調製信號輸出到FPGA晶片，DSP還控制分組投策略，且輸出開關量至FPGA晶片；FPGA晶片對屬於SVG的PWM信號進行協調、保護，把PWM信號輸出至功率單元，實現無功電流調節；FPGA晶片把分組投切輸出的開關量輸出至I/O輸出板，從而控制TSC分組支路。如圖2所示，本發明的無功補償智能控制方法分為以下6個步驟I)實時檢測系統的無功需求I Qn(t) I，當I Qn(t) I A Q時，即系統需求大於正常波動量A Q，，進入無功控制主程序，執行下一步；3)計算SVG應調製的無功需求Qsvg_on(t)+Qn(t)；判斷Qsvg_on(t)+Qn(t)Qsvg_maxl 即是否超出 SVG 最大調製範圍。當 Qsvg_on(t)+Qn(t) < Qsvg_maxl 時，進入第 4 步；當 Qsvg_on(t)+Qn(t)/Qsvg_maxl 時，進入第 5 步。4)判斷SVG的功率單元是否正常？如正常，則優先啟動SVG的脈寬調製(PWM);如PWM模塊異常，則進入分組投切策略。執行完畢，返回主程序開始點。5)判斷SVG的功率單元是否正常？SVG功率單元如正常，則優先啟動PWM，保持SVG輸出為Qsvg maxl，執行PWM ;然後，再啟動分組投切，執行分組投切策略.SVG功率單元如不正常，則啟動分組投切，執行分組投切策略.6)上述第5條執行完畢，返回主程序開始節點。其中Qon(t)為t時刻檢測到的系統無功需求；Qsvg 0m)為t時刻SVG的實際輸出容量；Qsvg QN(t+1)為t+1時刻SVG的應該輸出需求；Qsvgjiaxl為SVG允許輸出的上限；
為分組投切支路容量。如圖3所示，整個控制系統採用唯一主控制單元(MCU)，MCU同時採集電力系統電壓ul、電流il和SVG輸出電流icl、TSC輸出電流ic2，通過系統ul、il計算、監測系統無功電流需求，利用實時監測的SVG電流icl和TSC電流ic2，及時反饋給控制系統作為智能決策依據，整個控制系統形成了一套實時的、穩定的閉環控制系統。本發明提出了常規無功補償產品無法解決的無功負荷動態變化快、範圍大，電壓穩定性差、波動和閃變嚴重的無功控制策略或方法，並且提出了工程化或產品化實現方案。本方案充分利用SVG的PWM響應速度快、調節性能好、調節範圍寬的特點，結合T SC過零投切、分組補償的特點，提出了以SVG的PWM調製為主，TSC分組補償為輔的思路，即在系統負荷變化時，優先啟動PWM控制策略，動態調節系統瞬態波動負荷，穩定系統電壓；再SVG功率單元故障或滿發的情況下再啟動TSC策略，充分利用了 SVG的感性調節範圍，保證了不向系統倒送無功。
權利要求
1.SVG(TSC)動態無功補償智能控制方法，其特徵是，採用一個主控制單元控制SVG和TSC ;由主控制單元集中採樣、計算和控制，自動調節採用SVG的無功補償方式和採用TSC的無功補償方式；優先啟動SVG的無功補償方式，當SVG故障時採用TSC的無功補償方式。當電力系統無功需求瞬間動態變化時，首先SVG在預定的響應速度內啟動PWM控制程序，輸出補償電流，快速、動態調節無功變化量；當電力系統負荷大範圍變化並超出SVG的容量時，再啟動TSC分組投切功能，補償系統無功需求。
2.根據權利要求2所述的SVG(TSC)動態無功補償智能控制方法，包括如下步驟 1)實時檢測系統的無功需求|Qn(t)l，當|Qn(t)l A Q時，即系統需求大於正常波動量A Q，，進入無功控制主程序，執行下一步；·是否超出SVG最大調製範圍；當Qsvg_on(t)+Qn(t) < Qsvg_maxl時，進入第4步；當Qsvg_on(t) +Qn(t)/Qsvg_maxI 時，進入第 5 步。
4)判斷SVG的功率單元是否正常如正常，則優先啟動SVG的脈寬調製(PWM);如PWM模塊異常，則進入分組投切策略；執行完畢，返回主程序開始點； 5)判斷SVG的功率單元是否正常SVG功率單元如正常，則優先啟動PWM，保持SVG輸出為Qsvgjiaxl，執行PWM ;然後，再啟動分組投切，執行分組投切策略；SVG功率單元如不正常，則啟動分組投切，執行分組投切策略； 6)上述第5條執行完畢，返回主程序開始節點。
其中=Qtmw為t時刻檢測到的系統無功需求；Qsvg—w(t)為t時刻SVG的實際輸出容量； Qsvg_0N(t+D為t+1時刻SVG的應該輸出需求；Qsvg maxl為SVG允許輸出的上限；Q支路為分組投切支路容量。
全文摘要
本發明公開了一種SVG(TSC)動態無功補償智能控制方法，採用一個主控制單元控制SVG和TSC；由主控制單元集中採樣、計算和控制，自動調節採用SVG的無功補償方式和採用TSC的無功補償方式；優先啟動SVG的無功補償方式，當SVG故障時採用TSC的無功補償方式。當系統無功需求瞬間動態變化時，首先SVG在預定的響應速度內啟動PWM控制程序，輸出補償電流，快速、動態調節無功變化量；當電力系統負荷大範圍變化並超出SVG的容量時，再啟動TSC分組投切功能，補償系統無功需求。本發明的SVG(TSC)動態無功補償智能控制方法，具有可提高無功補償的響應速度、實現無功動態、連續調節等優點。
文檔編號H02J3/18GK102684203SQ20121012471
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月24日 優先權日2012年4月24日
發明者彭明鴻 申請人:安徽華祝電氣技術有限公司