微電網(wǎng)與大電網(wǎng)間的傳輸功角的補(bǔ)償裝置及補(bǔ)償方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種微電網(wǎng)與大電網(wǎng)間的傳輸功角的補(bǔ)償裝置及補(bǔ)償方法，補(bǔ)償裝置包括：降壓變壓器、二極管整流模塊、IGBT模塊、功角補(bǔ)償變壓器及中央處理模塊，降壓變壓器與微電網(wǎng)側(cè)連接，對(duì)微電網(wǎng)側(cè)的電壓進(jìn)行降壓處理；二極管整流模塊對(duì)降壓變壓器降壓后的電信號(hào)進(jìn)行整流處理；IGBT模塊根據(jù)中央處理模塊輸出的PWM控制信號(hào)，將二極管整流模塊整流后的直流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為交流信號(hào)，并輸出到功角補(bǔ)償變壓器；功角補(bǔ)償變壓器，對(duì)IGBT模塊產(chǎn)生的交流電壓信號(hào)進(jìn)行升壓處理，并疊加到輸電線路的電信號(hào)上。本發(fā)明利用了IGBT模塊的快速響應(yīng)特性，迅速調(diào)節(jié)輸電線路上的有功功率和功角偏移的變化，使有功功率和功角偏移處于合理的范圍內(nèi)。
【專利說(shuō)明】微電網(wǎng)與大電網(wǎng)間的傳輸功角的補(bǔ)償裝置及補(bǔ)償方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種傳輸功角的補(bǔ)償裝置及補(bǔ)償方法，尤其涉及一種微電網(wǎng)與大電網(wǎng)間的傳輸功角的補(bǔ)償裝置及補(bǔ)償方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在以新能源組成的微電網(wǎng)與大電網(wǎng)經(jīng)輸電線路傳輸有功功率的過(guò)程中，若輸電線路中出現(xiàn)小擾動(dòng)，則會(huì)呈現(xiàn)靜態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題，這樣在有功功率傳輸?shù)墓沁\(yùn)行特性曲線上，為解決靜態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題需要對(duì)線路中功角補(bǔ)償裝置的相應(yīng)開關(guān)進(jìn)行迅速、精確的操作，以使有功功率傳輸?shù)墓沁\(yùn)行特性曲線運(yùn)行在初始靜態(tài)工作點(diǎn)上，這樣就需要建立相應(yīng)的靜態(tài)穩(wěn)定的控制方法。若輸電線路故障會(huì)呈現(xiàn)暫態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題，為解決故障暫態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題需要對(duì)輸電線路中功角補(bǔ)償裝置的相應(yīng)開關(guān)進(jìn)行快速的操作，以使有功功率傳輸?shù)墓沁\(yùn)行特性曲線為滿足輸電線路極限穩(wěn)定要求，在有功功率傳輸?shù)墓沁\(yùn)行特性曲線達(dá)到極限切除角之前完成功角補(bǔ)償裝置相應(yīng)開關(guān)的操作，這樣就需要建立相應(yīng)的暫態(tài)穩(wěn)定的控制方法。
[0003]在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問(wèn)題:
[0004]在傳統(tǒng)的有功功率傳輸?shù)墓沁\(yùn)行特性曲線的功角補(bǔ)償裝置中，多采用可控硅整流器(SCR)或可關(guān)斷的可控硅整流器(GTO)進(jìn)行調(diào)節(jié)，此功角補(bǔ)償裝置獲得的交流調(diào)節(jié)控制量諧波分量大，精確度差，其對(duì)應(yīng)的控制方法易對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的精確控制產(chǎn)生誤操作。另夕卜，傳統(tǒng)的功角補(bǔ)償裝置中基于SCR或GTO開關(guān)的調(diào)節(jié)速度較慢，在輸電線路發(fā)生暫態(tài)故障時(shí)，有功功率傳輸?shù)墓沁\(yùn)行特性曲線上故障切除角有可能超過(guò)極限切除角，使系統(tǒng)失去暫態(tài)穩(wěn)定，不能滿足輸電線路穩(wěn)定運(yùn)行的實(shí)時(shí)控制要求，因此，在有功功率傳輸?shù)墓沁\(yùn)行特性曲線運(yùn)行在接近穩(wěn)定極限狀態(tài)時(shí)，由于速度慢、精確度差，傳統(tǒng)的功角補(bǔ)償裝置易對(duì)微電網(wǎng)與大電網(wǎng)之間輸電線路的穩(wěn)定運(yùn)行造成潛在或直接失去穩(wěn)定的威脅。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種傳輸功角的補(bǔ)償裝置及補(bǔ)償方法，充分利用IGBT模塊的快速響應(yīng)特性，迅速調(diào)節(jié)輸電線路上的有功功率和功角偏移的變化，使得有功功率和功角偏移處于合理的范圍內(nèi)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種微電網(wǎng)與大電網(wǎng)間的傳輸功角的補(bǔ)償裝置，包括降壓變壓器、二極管整流模塊、IGBT模塊、功角補(bǔ)償變壓器以及中央處理模塊，其中，所述降壓變壓器與所述微電網(wǎng)側(cè)連接，用于對(duì)微電網(wǎng)側(cè)的電壓進(jìn)行降壓處理；所述二極管整流模塊，用于對(duì)所述降壓變壓器降壓后的電信號(hào)進(jìn)行整流處理；所述IGBT模塊，用于根據(jù)所述中央處理模塊輸出的PWM控制信號(hào)，將所述二極管整流模塊整流后的直流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為交流信號(hào)，并輸出到所述功角補(bǔ)償變壓器；所述功角補(bǔ)償變壓器，設(shè)置在微電網(wǎng)與大電網(wǎng)間的輸電線路上，用于對(duì)IGBT模塊產(chǎn)生的交流電壓信號(hào)進(jìn)行升壓處理，并疊加到所述輸電線路的電信號(hào)上；所述中央處理模塊，進(jìn)行如下處理:
[0007]獲取t時(shí)刻和t-Ι時(shí)刻的所述功角補(bǔ)償變壓器的原邊線圈的功角偏移a (t), α (t-1)，所述微電網(wǎng)側(cè)的電源向量％(t)、t(t-l)，所述大電網(wǎng)側(cè)的電源向量VXt)、Vr(t-l)，輸電線路的電抗jXjt)、jXjt-1)，所述與?0)之間的夾角S⑴，所述?、(〖-Ι)與?τ(?-Ι)之間的夾角δ (t-1)；
[0008]如果所述a (t)的絕對(duì)值在第一閾值以下，則執(zhí)行如下操作:
[0009]通過(guò)如下公式計(jì)算t時(shí)刻和t-Ι時(shí)刻的所述微電網(wǎng)側(cè)向大電網(wǎng)側(cè)輸送的第一有功功率P (t)、P (t-ι)，其中，以下公式中的正負(fù)號(hào)根據(jù)a⑴、a (t-D相對(duì)于δ (t)、δ (t-1)的偏移方向而定，向δ (t)、δ (t-1)增大的方向偏移為正，向δ (t)、δ (t-1)減小的方向偏移為負(fù):

【權(quán)利要求】
1.一種微電網(wǎng)與大電網(wǎng)間的傳輸功角的補(bǔ)償裝置，其特征在于，該補(bǔ)償裝置包括降壓變壓器、二極管整流模塊、IGBT模塊、功角補(bǔ)償變壓器以及中央處理模塊， 所述降壓變壓器與所述微電網(wǎng)側(cè)連接，用于對(duì)微電網(wǎng)側(cè)的電壓進(jìn)行降壓處理； 所述二極管整流模塊，用于對(duì)所述降壓變壓器降壓后的電信號(hào)進(jìn)行整流處理； 所述IGBT模塊，用于根據(jù)所述中央處理模塊輸出的PWM控制信號(hào)，將所述二極管整流模塊整流后的直流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為交流信號(hào)，并輸出到所述功角補(bǔ)償變壓器； 所述功角補(bǔ)償變壓器，設(shè)置在微電網(wǎng)與大電網(wǎng)間的輸電線路上，用于對(duì)IGBT模塊產(chǎn)生的交流電壓信號(hào)進(jìn)行升壓處理，并疊加到所述輸電線路的電信號(hào)上； 所述中央處理模塊，進(jìn)行如下處理: 獲取t時(shí)刻和t-Ι時(shí)刻的所述功角補(bǔ)償變壓器的原邊線圈的功角偏移a (t)、a (t-1)，所述微電網(wǎng)側(cè)的電源向量i(0、i(t-1)，大電網(wǎng)側(cè)的電源向量l(t)、?#-1)，輸電線路的電抗jXjt)、jxjt-1)，所與?⑴之間的夾角δ (仏所述力^-^與^^^-^之間的夾角S (t-1)； 如果所述a (t)的絕對(duì)值在第一閾值以下，則執(zhí)行如下操作: 通過(guò)如下公式計(jì)算t時(shí)刻和t-Ι時(shí)刻的所述微電網(wǎng)側(cè)向所述大電網(wǎng)側(cè)輸送的第一有功功率P(t)、P(t_l)，其中，以下公式中的正負(fù)號(hào)根據(jù)a⑴、a (t-1)相對(duì)于δ⑴、δ (t-1)的偏移方向而定，向δ (t)、δ (t-1)增大的方向偏移為正，向δ (t)、δ (t-1)減小的方向偏移為負(fù):
然后，計(jì)算t時(shí)刻和t-1時(shí)刻的第一有功功率P (t)、P (t-1)之間的差值A(chǔ)P(t)以及功角偏移a (t)、α (t-ι)的差值Λ a (t); 根據(jù)所述AP(t)和Λ a (t)生成向所述IGBT模塊的開關(guān)控制端輸入的PWM信號(hào)； 如果所述a (t)的絕對(duì)值大于所述第一閾值，則執(zhí)行如下操作: 通過(guò)如下公式計(jì)算t時(shí)刻和t-Ι時(shí)刻的所述微電網(wǎng)側(cè)向所述大電網(wǎng)側(cè)輸送的第二有功功率Pb (t)、Pb (t-Ι)，以下公式中的正負(fù)號(hào)根據(jù)a (t)、a (t-1)相對(duì)于δ⑴、δ (t-1)的偏移方向而定，向δ (t)、δ (t-1)增大的方向偏移為正，向δ (t)、δ (t-1)減小的方向偏移為負(fù):
然后，計(jì)算t時(shí)刻和t-1時(shí)刻的第二有功功率Pb(t)、Pb(t_l)之間的差值A(chǔ)Pb(t)以及功角偏移a (t)、a (t-1)的差值Λ a (t); 根據(jù)所述APb(t)和Λ a (t)生成向所述IGBT模塊的開關(guān)控制端輸入的PWM信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述第一閾值為15度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述降壓變壓器具有3組原邊線圈和3組副邊線圈，所述二極管整流模塊具有3組二極管整流單元，所述IGBT模塊為3組，每組IGBT模塊具有3組IGBT單元，所述功角補(bǔ)償變壓器具有3組原邊線圈和3組副邊線圈，所述中央處理模塊具有與所述IGBT單元的開關(guān)控制端的數(shù)目的1/2的PWM控制信號(hào)輸出端；所述降壓變壓器的3組原邊線圈分別與所述微電網(wǎng)側(cè)的三相線路對(duì)應(yīng)連接，所述降壓變壓器的3組副邊線圈與3組所述二極管整流單元的輸入端對(duì)應(yīng)連接； 3組所述二極管整流單元的輸出端與每組IGBT模塊中的3組IGBT單元的輸入端分別對(duì)應(yīng)連接； 每組所述IGBT模塊中的3組IGBT單元串聯(lián)連接，各組IGBT單元的開關(guān)控制端分別與所述中央處理模塊的多個(gè)PWM控制信號(hào)輸出端對(duì)應(yīng)連接，3組所述IGBT模塊的輸出端與3組所述功角補(bǔ)償變壓器的原邊線圈對(duì)應(yīng)連接； 3組所述功角補(bǔ)償變壓器的副邊線圈對(duì)應(yīng)串接在所述微電網(wǎng)與大電網(wǎng)之間的三相的輸電線路上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述a(t)、a (t-1)通過(guò)如下方式獲得: 獲取t時(shí)刻和t-1時(shí)刻的輸電線路上的電流向量^⑴、lr(t-l), 并通過(guò)如下公式計(jì)算Vseff⑴和￥seff(t-1);
然后，通過(guò)如下公式計(jì)算t時(shí)刻和t-1時(shí)刻的功角補(bǔ)償變壓器的副邊線圈上的電壓向量 V"⑴和 Va(t-l)，從而求出 a (t)、a (t-1),
5.一種微電網(wǎng)與大電網(wǎng)間的傳輸功角的補(bǔ)償方法，其特征在于，在微電網(wǎng)與大電網(wǎng)間的輸電線路上設(shè)置有功角補(bǔ)償變壓器，所述補(bǔ)償方法包括: 獲取t時(shí)刻和t-Ι時(shí)刻的所述功角補(bǔ)償變壓器的原邊線圈的功角偏移a (t)、a (t-1),所述微電網(wǎng)側(cè)的電源向量' (t) Vs(t-1)，所述大電網(wǎng)側(cè)的電源向量i(t)、t(t-l)，輸電線路的電抗jXjt)、jXjt-1)，所述t⑴與?,⑴之間的夾角δ⑴，所述1(卜1)與$0-1)之間的夾角S (t-1)； 如果所述a (t)的絕對(duì)值在所述第一閾值以下，則執(zhí)行如下操作: 通過(guò)如下公式計(jì)算t時(shí)刻和t-Ι時(shí)刻的所述微電網(wǎng)側(cè)向大電網(wǎng)側(cè)輸送的第一有功功率P (t)、P (t-Ι)，其中，以下公式中的正負(fù)號(hào)根據(jù)a⑴、a (t-1)相對(duì)于δ (t)、δ (t-1)的偏移方向而定，向δ (t)、δ (t-1)增大的方向偏移為正，向δ (t)、δ (t-1)減小的方向偏移為負(fù):
然后，計(jì)算t時(shí)刻和t-1時(shí)刻的第一有功功率P (t)、P (t-1)之間的差值A(chǔ)P(t)以及功角偏移a (t)、a (t-1)的差值Λ a (t); 根據(jù)所述AP(t)和Λ a (t)生成控制IGBT模塊的開關(guān)操作的PWM信號(hào)； 如果所述a (t)的絕對(duì)值大于所述第一閾值，則執(zhí)行如下操作: 通過(guò)如下公式計(jì)算t時(shí)刻和t-Ι時(shí)刻的所述微電網(wǎng)側(cè)向大電網(wǎng)側(cè)輸送的第二有功功率Pb(t)、Pb(t_l)，以下公式中的正負(fù)號(hào)根據(jù)a⑴、a (t-1)相對(duì)于δ (t)、δ (t-1)的偏移方向而定，向S (t)、δ (t-1)增大的方向偏移為正，向δ (t)、δ (t-1)減小的方向偏移為負(fù):
然后，計(jì)算t時(shí)刻和t-1時(shí)刻的第二有功功率Pb(t)、Pb(t-l)之間的差值A(chǔ)Pb(t)以及功角偏移a (t)、a (t-1)的差值Λ a (t); 根據(jù)所述APb(t)和Λ a (t)生成控制IGBT模塊的開關(guān)操作的PWM信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳輸功角的補(bǔ)償方法，其特征在于，所述第一閾值為15度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳輸功角的補(bǔ)償方法，其特征在于， 所述a (t)、a (t-1)通過(guò)如下方式獲得: 獲取t時(shí)刻和t-Ι時(shí)刻的輸電線路上的電流向量L⑴、7r(t-l)， 并通過(guò)如下公式計(jì)算Vseff(t)和Vseff(t-Ι);
然后，通過(guò)如下公式計(jì)算t時(shí)刻和t-1時(shí)刻的功角補(bǔ)償變壓器的副邊線圈上的電壓向量 Vff(t)和Vi (t-Ι)，從而求出 a (t)、a (t-1),
【文檔編號(hào)】H02J3/00GK104167728SQ201410381624
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月5日
【發(fā)明者】鄭德化, 周云志, 李剛菊 申請(qǐng)人:北京天誠(chéng)同創(chuàng)電氣有限公司