本发明专利技术公开了一种大功率无功与谐波动态混合补偿系统的控制方法。该混合补偿系统包括SVG、TSF组和控制器，SVG和各TSF并联接入电网。本发明专利技术以SVG与TSF组间的电网的三相电流为检测对象，通过控制器对各传感器采集的电压、电流值作处理，依混合逻辑判断获得TSF的投切信号，从而实现分级补偿负载的大部分无功功率并滤除特定次谐波；另依据瞬时功率理论获得SVG的控制参数，从而连续补偿负载的剩余无功功率和谐波。本发明专利技术提供了一种大容量无功与谐波快速连续补偿的高性价比方案，可完全消除无源装置投切对电网的冲击并避免其谐波电流流入电网，节能减排，绿色环保，具有良好的社会经济效益，应用领域广泛，特别适于应用在石油钻井领域。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了。该混合补偿系统包括SVG、TSF组和控制器，SVG和各TSF并联接入电网。本专利技术以SVG与TSF组间的电网的三相电流为检测对象，通过控制器对各传感器采集的电压、电流值作处理，依混合逻辑判断获得TSF的投切信号，从而实现分级补偿负载的大部分无功功率并滤除特定次谐波；另依据瞬时功率理论获得SVG的控制参数，从而连续补偿负载的剩余无功功率和谐波。本专利技术提供了一种大容量无功与谐波快速连续补偿的高性价比方案，可完全消除无源装置投切对电网的冲击并避免其谐波电流流入电网，节能减排，绿色环保，具有良好的社会经济效益，应用领域广泛，特别适于应用在石油钻井领域。【专利说明】-种大功率无功与谐波动态混合补偿系统的控制方法
本专利技术涉及，属于电力系统 领域，适用于电网的谐波治理和无功补偿，特别适于应用在石油钻井等领域。
技术介绍
随着电力电子装置广泛应用于工业和民用场合，如石油开采钻机、社钢机、电弧 炉、电气化铁道和港口起重机等，大量谐波电流和无功功率被注入电网，引起电网电压跌落 及低功率因数等问题。电网中谐波电流和无功功率的存在不仅使得电网线损增大，还会给 一些供电质量要求很高的精密设备带来极大的危害，同时也会给电网的安全稳定运行带来 巨大隐患。 目前电网的无功与谐波补偿装置主要有固定电容器（Fastness Capacitor， FC)、晶间管投切调谐滤波器（Thyristor Switched Filter, TSF)、晶间管控制电抗器 (Thyristor Controlled Reactor, TCR)、有源电力滤波器（Active Power Filter, APFO 和 静止无功发生器（Static Var Generator, SVG)等。该些装置中，FC、TSF和TCR等属于无 源补偿装置，其不能连续补偿负载谐波和无功功率，并且该些装置的响应速度较慢；APF与 SVG等属于有源补偿装置，虽然其能够快速连续地补偿负载谐波和无功功率，但是由于电力 电子器件耐压等工艺条件W及工程造价的限制，使其不能运用在大功率无功与谐波补偿场 合。近年来，为了能够补偿大功率的电网谐波与无功，逐步发展起无源补偿装置与有源补偿 装置相结合的混合补偿装置。目前，主要的混合补偿装置有如下几种： (1) 一 种配电网静止同步补偿器值ishibution-Level Static Reactive Compensator, DSTATCOM)与晶间管投切电容器（thyristor switched capacitor, TSC)协 同运行的混合无功补偿系统。其中，DSTATCOM用W连续补偿小容量负载无功功率，TSC用W 分级补偿大容量负载无功功率。该混合无功补偿系统通过TSC与DSTATCOM的组合实现了 低成本、大容量的连续无功功率补偿。但是，该混合无功补偿系统只能补偿无功而不能补偿 负载谐波；同时由于该系统只检测负载电流，导致TSC投切时的冲击电流不能被消除而会 流入电网。 (2) 一种由 APF、晶间管控制电抗器（Thyristor Controlled Reactor, TCR)及固 定电容器FC组成的联合运行系统。其中，APF补偿负载谐波电流，FC与TCR配合补偿负载 无功功率。但是由于固定电容器FC不能动态投切，导致系统不能动态跟踪补偿变化着的大 容量负载感性无功功率。 [000引 做一种由单台SVG与多台TSC构成的无功与谐波混合补偿系统。其中，TSC分级 补偿负载无功功率，SVG补偿剩余无功功率和所有负载谐波。由于装置只检测负载电流，导 致TSC投切时的冲击电流W及并网时的特定次谐波电流会流入电网而不能被补偿；并且， 在某台TSC发生故障而未投入或切除时，还会导致TSC不能与SVG配合而不能完全补偿负 载无功功率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，通过 检测静止无功发生器与晶间管投切调谐滤波器组之间的电网的H相电流，实现对负载谐波 和无功功率的连续补偿。 为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是；本专利技术大功率无功与谐波动态混 合补偿系统的控制方法中涉及的混合补偿系统包括静止无功发生器、晶间管投切调谐滤波 器组和控制器，所述静止无功发生器包括H相电压型逆变器和滤波器，所述晶间管投切调 谐滤波器组包括一个W上晶间管投切调谐滤波器，所述静止无功发生器和各所述晶间管投 切调谐滤波器并联接入电网；其中，所述控制器包括谐波检测模块、电流跟踪模块、脉冲宽 度调制模块和混合逻辑判断模块；利用电压传感器在电网侧实时获取电网的H相电压叫、 Ub、U。，利用电流传感器实时获取所述静止无功发生器与晶间管投切调谐滤波器组之间的电 网的H相电流I。、Ib、I。，利用电流传感器实时获取所述静止无功发生器输出的H相电流Ic。、 Icb、I。。，利用电压传感器实时获取所述静止无功发生器的直流母线电压Ud。； 所述控制方法包括： 所述控制器的谐波检测模块依据在电网侧获取的电网的当前H相电压扣Ub、 U。)、所述静止无功发生器与晶间管投切调谐滤波器组之间的电网的当前H相电流（I。、Ib、 I。）和所述静止无功发生器的当前直流母线电压扣J，实时计算得到所述静止无功发生器 与晶间管投切调谐滤波器组之间的电网的H相电流的当前基波无功电流L。和当前谐波电 流U、Ibh、U，所述当前谐波电流U、Ibh和U中包含无功功率； 并且，所述控制器还执行有W下步骤： 步骤1):所述混合逻辑判断模块将静止无功发生器与晶间管投切调谐滤波器组 之间的电网的H相电流的当前基波无功电流L。减去晶间管投切调谐滤波器组的当前输出 电流之和Iim而得到负载的当前实际基波无功电流I。，再对该当前实际基波无功电流I。进 行求导得到当前实际基波无功电流变化率山。/化；然后利用当前实际基波无功电流I。、当 前实际基波无功电流变化率dlqAlt W及晶间管投切调谐滤波器组的当前第一开关逻辑向 量、当前第H开关逻辑向量进行混合逻辑判断而得到晶间管投切调谐滤波器组的当前第二 开关逻辑向量； 其中，所述晶间管投切调谐滤波器组的当前输出电流之和Iim按式（1)所示方法得 到； Iim= (S1+S2+. ..+Sm)6 3lfcU/[(2 3lf)2lc-U (1) 式（1)中，1表示单个晶间管投切调谐滤波器的串联电感值，C表示单个晶间管投 切调谐滤波器的电容值，U表示电网的相电压，f表示电网的基波频率；Si, S2,…Sm表示晶间 管投切调谐滤波器组的当前第H开关逻辑向量Ms= (Si, S,，…Sm)中的各元素，第H开关逻 辑向量在初始时为（〇,〇，...〇); 所述当前第一开关逻辑向量表示为Mi = (Ti，T2,…T。…Tm),第一开关逻辑向量在 初始时为（0, 0,... 0) ;Ti的取值为1或者0,其中，Ti的取值为1时表示晶间管投切调谐滤 波器组中的第i个晶间管投切调谐滤波器投入到电网中，Ti的取值为0时表示晶间管投切 调谐滤波器组中的第i个晶间管投切调谐滤波器从电网中切除；所述当前第二开关逻辑向 量表示为=化，&，... Hm);所述m表示所述晶间管投切调谐滤波本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种大功率无功与谐波动态混合补偿系统的控制方法，所述混合补偿系统包括静止无功发生器(1)、晶闸管投切调谐滤波器组(2)和控制器(5)，所述静止无功发生器包括三相电压型逆变器和滤波器，所述晶闸管投切调谐滤波器组包括一个以上晶闸管投切调谐滤波器，所述静止无功发生器(1)和各所述晶闸管投切调谐滤波器并联接入电网；其特征是：所述控制器包括谐波检测模块、电流跟踪模块、脉冲宽度调制模块和混合逻辑判断模块；利用电压传感器在电网侧实时获取电网的三相电压Ua、Ub、Uc，利用电流传感器实时获取所述静止无功发生器(1)与晶闸管投切调谐滤波器组(2)之间的电网的三相电流Ia、Ib、Ic，利用电流传感器实时获取所述静止无功发生器(1)输出的三相电流IGa、IGb、IGc，利用电压传感器实时获取所述静止无功发生器(1)的直流母线电压Udc；所述控制方法包括：所述控制器(5)的谐波检测模块依据在电网侧获取的电网的当前三相电压、所述静止无功发生器(1)与晶闸管投切调谐滤波器组(2)之间的电网的当前三相电流和所述静止无功发生器(1)的当前直流母线电压，实时计算得到所述静止无功发生器(1)与晶闸管投切调谐滤波器组(2)之间的电网的三相电流的当前基波无功电流Isq和当前谐波电流Iah、Ibh、Ich，所述当前谐波电流Iah、Ibh和Ich中包含无功功率；并且，所述控制器(5)执行有以下步骤：步骤1)：所述混合逻辑判断模块将静止无功发生器(1)与晶闸管投切调谐滤波器组(2)之间的电网的三相电流的当前基波无功电流Isq减去晶闸管投切调谐滤波器组(2)的当前输出电流之和ITm而得到负载的当前实际基波无功电流Iq，再对当前实际基波无功电流Iq进行求导得到当前实际基波无功电流变化率dIq/dt；然后利用当前实际基波无功电流Iq、当前实际基波无功电流变化率dIq/dt以及晶闸管投切调谐滤波器组的当前第一开关逻辑向量、当前第三开关逻辑向量进行混合逻辑判断而得到晶闸管投切调谐滤波器组的当前第二开关逻辑向量；其中，所述晶闸管投切调谐滤波器组的当前输出电流之和ITm按式(1)所示方法得到：ITm＝(S1+S2+…+Sm)6πfcU/[(2πf)2lc‑1] (1)式(1)中，l表示单个晶闸管投切调谐滤波器的串联电感值，c表示单个晶闸管投切调谐滤波器的电容值，U表示电网的相电压，f表示电网的基波频率；S1,S2,…Sm表示晶闸管投切调谐滤波器组的当前第三开关逻辑向量M3＝(S1,S2,…Sm)中的各元素，第三开关逻辑向量在初始时为(0,0,...0)；所述当前第一开关逻辑向量表示为M1＝(T1,T2,…Ti,…Tm)，第一开关逻辑向量在初始时为(0,0,...0)；Ti的取值为1或者0，其中，Ti的取值为1时表示晶闸管投切调谐滤波器组中的第i个晶闸管投切调谐滤波器投入到电网中，Ti的取值为0时表示晶闸管投切调谐滤波器组中的第i个晶闸管投切调谐滤波器从电网中切除；所述当前第二开关逻辑向量表示为M2＝(H1,H2,...Hm)；所述m表示所述晶闸管投切调谐滤波器组中可供投切的晶闸管投切调谐滤波器的总数量；步骤2)：所述混合逻辑判断模块判断当前实际基波无功电流变化率dIq/dt是否满足以下式(2)：|dIq/dt|<Δ (2)式(2)中，Δ表示正数；如果满足式(2)，则将当前第二开关逻辑向量赋值给当前第一开关逻辑向量而得到更新后的第一开关逻辑向量，接着，所述混合逻辑判断模块一方面执行步骤3)，一方面开始计时；并且，当混合逻辑判断模块判断其计时时间td大于预先设定的计时阈值时，将更新后的第一开关逻辑向量赋值给当前第三开关逻辑向量而得到更新后的第三开关逻辑向量，再利用更新后的第三开关逻辑向量通过式(1)计算得到所述晶闸管投切调谐滤波器组的更新后的输出电流之和ITm，然后返回执行步骤1)；如果不满足式(2)，则保持当前第一开关逻辑向量不变；然后一方面返回执行步骤1)，一方面执行步骤3)；步骤3)：所述混合逻辑判断模块将当前第一开关逻辑向量M1分别输出到所述晶闸管投切调谐滤波器组的各晶闸管投切调谐滤波器的功率驱动电路中，而使各晶闸管投切调谐滤波器得到相应的投切信号；各晶闸管投切调谐滤波器再按照各自得到的投切信号进行投切，以补偿负载的部分无功功率并滤除特定次谐波；步骤4)：所述控制器将所述静止无功发生器(1)与晶闸管投切调谐滤波器组(2)之间的电网的三相电流的当前谐波电流Iah、Ibh、Ich作为指令电流对应减去静止无功发生器(1)当前输出的三相电流IGa、IGb、IGc，由此得到谐波电流误差；该谐波电流误差依次经由所述电流跟踪模块、脉冲宽度调制模块进行处理后得到所述谐波电流误差的脉冲宽度调制信号，所述静止无功发生器的三相电压型逆变器中的功率驱动电路按照该谐波电...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张文景，
申请(专利权)人：张文景，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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