一种配电网柔性接地装置控制系统制造方法及图纸

一种配电网柔性接地装置控制系统，包括依次连接的第一合并比较模块、一SPIR控制器、第二合并比较模块和脉冲生成模块，以及一比例放大模块Hi；第一合并比较模块采样输入柔性接地装置的输出电流i0并与注入电流参考值iref比较后输出差值，SPIR控制器由比例积分控制器(PI)与比例谐振控制器(PR)串联构成，第二合并比较模块输入柔性接地装置滤波电容电流(ic)并经比例放大模块Hi放大后与SPIR控制器的输出合并比较最后输出至柔性接地装置单相逆变器。本实用新型专利技术可有效抑制中性点对地电压实现三相不平衡过电压抑制；还可实现对参考电流的实时跟踪，具有优良的动稳态性能；可在维持较大带宽同时，保证稳定性并具有对配电网参数的高鲁棒性；且参数设计效率高。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种配电网柔性接地装置控制系统。
技术介绍
由于我国配电网惯行的接地方式、线路架设方法与线路中电压互感器及补偿电容的不对称分布，使得我国配电网长期存在三相对地参数不对称的情况，容易引发三相不平衡过电压。三相不平衡过电压会给电力系统及用户带来一系列的危害，包括：降低配电变压器的出力，危及变压器的安全与寿命；增加电动机和输电线路的损耗；影响用电设备尤其是单相负荷的正常运行；各相电压不对称还会危及系统的绝缘，并给故障检测带来困难，容易导致保护装置误动作。一旦在不平衡的情况下发生故障，还可能导致系统进入谐振状态，使中性点位移电压迅速增大，导致供电设备无法正常工作，影响配电系统供电可靠性。目前国内外已有的配电网三相不平衡治理方法包括：(1)改变系统接地方式；(2)手动/自动投切电容/电抗器组；(3)使用电力电子设备控制的静止无功补偿装置；(4)使用柔性接地装置。改变系统接地方式常用经消弧线圈接地或消弧线圈串联电阻接地，但该方法在系统运行方式发生较大变化时可能导致谐振的发生，带来更大的不平衡过电压；使用投切电容/电抗器组方式抑制三相不平衡时，投切时间及投切容量均由系统以往的运行经验推测、计算得来，难以精确快速地达到抑制要求；静止无功补偿装置采用电力电子及现代控制技术，动态性能优良，但这些装置的主要功能是对负荷不平衡引起的线路无功缺额进行补偿，只能减小输电线路上的电压偏移，并不能对中性点位移电压进行补偿。而使用柔性接地装置，通过逆变电路向配电网中性点注入零序电流，调整该电流的幅值和相位来控制系统零序电压，从而可从根本上实现对三相不平衡过电压的抑制，因此具有十分广阔的应用前景。但现有技术中未发现有针对柔性接地装置的控制系统及其参数设计方法。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题，就是提供一种配电网柔性接地装置控制系统，采用具有本技术参数的配电网柔性接地装置控制系统，可实现对柔性接地装置快速、精准的控制，有效避免因参数设计不当造成的控制系统振荡，三相不平衡电压抑制率偏低，响应速度偏慢等问题。解决上述技术问题，本技术采用的技术方案如下：一种配电网柔性接地装置控制系统，所述的配电网等效为并联的对地电阻及对地电容Rs及Cs，所述的柔性接地装置为：单相逆变器经注入变压器与配电网中性点相连，其输出电流io经LC滤波后注入配电网中性点；其特征是：所述的控制系统包括：依次连接的第一合并比较模块、一SPIR控制器、第二合并比较模块和脉冲生成模块，以及一比例放大模块Hi；所述第一合并比较模块采样输入柔性接地装置的输出电流i0并与注入电流参考值iref比较后输出差值，所述SPIR控制器由比例积分控制器(PI)与比例谐振控制器(PR)串联构成，所述第二合并比较模块输入柔性接地装置滤波电容电流(ic)并经所述比例放大模块Hi放大后与SPIR控制器的输出合并比较最后输出至所述柔性接地装置单相逆变器。控制系统具体运行原理为：柔性接地装置中的单相逆变器经注入变压器与配电网中性点相连，其输出电流经LC滤波后注入配电网中性点，控制系统对柔性接地装置输出电流i0(即注入电流)进行采样后，与注入电流参考值iref比较，将其差值经SPIR控制器调节后，与电容电流反馈环节相叠加后产生调制波，经脉宽调制后得到触发脉冲信号，控制逆变器IGBT的通断，从而实现对输出电流的反馈控制。上述控制系统参数的设计方法，其特征是：所述的控制系统参数按以下公式计算：Hi≤4fswLoKpwmkikp_PI<<ωcki<<ωckp_PR=ωcLoKpwmkp_PR+krHi≈COCSEikrkp_PR≥ωc(ωcLoCS+KpwmCOHitanPM)2ωi(ωcLoCStanPM-KpwmCOHi)]]>其中，Hi表示电容电流反馈系数；kp_PI及ki表示PI控制器比例、积分系数；kp_PR及kr表示PR控制器比例、谐振系数；LO、CO为逆变器滤波电感及电容；CS、RS为配电网等效电容及电阻；kPWM为逆变器增益，fsw为IGBT开关频率；ωc为控制系统剪切频率，PM为控制系统相角裕度，Ei为稳态误差，ωi为谐振截止频率。控制系统性能指标参数包括：控制系统剪切频率ωc，控制系统相角裕度PM，稳态误差Ei。上述方法根据控制系统性能指标要求，明确了SPIR控制器参数及LC滤波电容电流反馈系数的设计原则和约束条件。本技术的有益效果是：1)所述控制方法可有效抑制中性点对地电压，从而实现三相不平衡过电压的抑制；2)由注入电流反馈及滤波电容电流反馈共同构成的控制系统可实现对参考电流的实时跟踪，具有十分优良的动稳态性能；其中SPIR控制器可在维持较大带宽的同时，保证系统良好的稳定性及稳态性能；滤波电容电流反馈使控制系统具有对配电网参数的高鲁棒性。3)控制器参数设计方法，针对控制系统性能指标要求，明确了控制系统参数设计原则和约束条件；相较于传统的试凑法或经验法，设计效率大大提高。下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的说明。附图说明图1是配电系统柔性接地装置拓扑图；图2是柔性接地装置控制系统电路图；图3为控制系统的闭环控制框图；图4为只含电容电流反馈的系统开环传递函数波特图；图5为采用PR控制器及串联PIR控制器的系统开环传递函数波特图；图6为控制器参数表；图7为改进前后系统波特图对比；图8为采用PI控制器的实验波形；图9为采用SPIR控制器的实验波形。具体实施方式图1为柔性接地装置的拓扑图，EA、EB、EC是系统三相电源，RA、RB、RC、CA、CB、CC分别表示三相对地电阻及电容，单相逆变器经一升压变压器连接在配电网中性点，其输出电流io经LC滤波后注入配电网中性点，其中LO、CO分别为逆变器输出滤波电路电感、电容。图2所示为柔性接地装置以及本技术的柔性接地装置控制系统电路图，配电网等效为并联的对地电阻及对地电容Rs及Cs。本技术的配电网柔性接地装置控制系统实施例，包括依次连接的第一合并比较模块、一SPIR控制器、第二合并比较模块和脉冲生成模块，以及一比例放大模块Hi。其中的第一合并比较模块采样输入柔性接地装置的输出电流i0并与注入电流参考值iref比较后输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配电网柔性接地装置控制系统，所述的配电网等效为并联的对地电阻及对地电容Rs及Cs，所述的柔性接地装置为：单相逆变器经注入变压器与配电网中性点相连，其输出电流io经LC滤波后注入配电网中性点；其特征是：所述的控制系统包括：依次连接的第一合并比较模块、一SPIR控制器、第二合并比较模块和脉冲生成模块，以及一比例放大模块Hi；所述第一合并比较模块采样输入柔性接地装置的输出电流i0并与注入电流参考值iref比较后输出差值，所述SPIR控制器由比例积分控制器(PI)与比例谐振控制器(PR)串联构成，所述第二合并比较模块输入柔性接地装置滤波电容电流(ic)并经所述比例放大模块Hi放大后与SPIR控制器的输出合并比较最后输出至所述柔性接地装置单相逆变器。

【技术特征摘要】
1.一种配电网柔性接地装置控制系统，所述的配电网等效为并联的对地
电阻及对地电容Rs及Cs，所述的柔性接地装置为：单相逆变器经注入变压器
与配电网中性点相连，其输出电流io经LC滤波后注入配电网中性点；其特征
是：所述的控制系统包括：
依次连接的第一合并比较模块、一SPIR控制器、第二合并比较模块和脉
冲生成模块，以及一比例放大模块Hi；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈锐，翁洪杰，陈迅，盛超，孙闻，赵兵，曾祥君，王文，范必双，蔡演存，王奕，张俊峰，唐酿，朱良合，张毅超，吴晓宇，罗运松，赵艳军，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：新型
国别省市：广东;44