一种可变频率变压器故障穿越控制方法及电路技术

本发明专利技术涉及一种可变频率变压器故障穿越控制方法及电路，通过控制定子侧串联三相变换器的输出电压，达到以下效果：(1)维持直流母线电压稳定；(2)维持对无功功率的控制能力；(3)抑制定子负序电压；通过控制转子侧串联三相变换器的输出电压，抑制转子负序电压。与采用一个并联三相变换器和一个串联三相变换器的技术方案相比，本发明专利技术没有新增任何设备，定子和转子电压均可控，电磁转矩、有功功率和无功功率的波动得到彻底抑制；与采用两个并联三相变换器和两个串联三相变换器的技术方案相比，本发明专利技术无需并联三相变换器即可实现可变频率变压器的故障穿越控制，将故障穿越电路的三相变换器数量由4个减少至2个，大幅度降低了系统成本。

【技术实现步骤摘要】
一种可变频率变压器故障穿越控制方法及电路
本专利技术涉及电网异步互联
，更具体地，涉及一种可变频率变压器故障穿越控制方法及电路。
技术介绍
随着电力系统中不平衡负载的大量使用，电压不平衡现象发生在输电线中的可能性逐渐增大。可变频率变压器的定子绕组和转子绕组分别连接两组输电线，因而可变频率变压器的两侧电网电压会发生不平衡。当可变频率变压器的两侧电网发生三相电压不平衡故障时，流过可变频率变压器的电流将会三相不平衡。三相不平衡的电压和电流之间相互作用，会导致可变频率变压器的电磁转矩、有功功率和无功功率产生二倍转子旋转电角速度、二倍定子同步角速度和二倍转子同步角速度的波动。电磁转矩的波动会降低机械系统的寿命，有功功率和无功功率的波动会降低电力系统的电能质量。现有两种技术应对可变频率变压器的两侧电网同时发生三相电压不平衡故障。一种技术是采用一个并联三相变换器和一个串联三相变换器。并联三相变换器为串联三相变换器提供稳定的电源，串联三相变换器对左边的电压不平衡进行控制。如图1所示。另一种技术是采用两个并联三相变换器和两个串联三相变换器。并联三相变换器为两个串联三相变换器提供稳定的电源，两个三相变换器分别对左右两边的电压不平衡进行控制。如图2所示。第一种现有技术中，采用一个串联三相变换器解决左右两边的不平衡问题。但是由于转子电压无法控制，电磁转矩、有功功率和无功功率的波动没有得到彻底抑制。第二种现有技术中，采用两个串联三相变换器分别解决左右两边的不平衡问题。但是需要并联三相变换器提供稳定的电源，导致故障穿越电路的成本过高。
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有技术很难彻底抑制电磁转矩、有功功率和无功功率的波动同时降低故障穿越电路的成本的缺陷，提供一种可变频率变压器故障穿越控制方法及电路。所述方法包括对定子侧串联三相变换器进行控制和对转子侧串联三相变换器进行控制；定子侧串联三相变换器的控制方法包括以下步骤：步骤(1-1)：利用电压传感器采集定子侧电网电压usgabc、定子电压usabc、定子侧串联三相变换器电压uscc1abc和直流电容电压Vdc；利用电流传感器采集定子电流isabc和定子侧串联三相变换器电流iscc1abc。步骤(1-2)：将定子侧电网电压usgabc、定子电压usabc、定子侧串联三相变换器电压uscc1abc、定子电流isabc和定子侧串联三相变换器电流iscc1abc进行处理，定子无功功率Qs、定子侧串联三相变换器正序电流直流分量和定子负序电压直流分量步骤(1-3)：将直流电容电压Vdc、定子无功功率Qs、定子侧串联三相变换器正序电流直流分量和定子负序电压直流分量按照预设电压控制方程进行处理，得到定子侧串联三相变换器正序电压参考值直流分量和定子侧串联三相变换器负序电压参考值直流分量步骤(1-4)：根据定子侧串联三相变换器正序电压参考值直流分量和定子侧串联三相变换器负序电压参考值直流分量获取在两相静止坐标系下的定子侧串联三相变换器电压参考值步骤(1-5)：将定子侧串联三相变换器电压参考值经过空间矢量调制，得到定子侧串联三相变换器开关的控制信号S1、S2、S3；转子侧串联三相变换器的控制方法包括以下步骤：步骤(2-1)：采集转子侧电网电压urgabc和转子电压urabc；步骤(2-2)：根据转子侧电网电压urgabc和转子电压urabc获取转子侧电网正序电压直流分量转子正序电压直流分量和转子负序电压直流分量步骤(2-3)：将转子侧电网正序电压直流分量转子正序电压直流分量和转子负序电压直流分量按照预设电压控制方程进行处理，得到转子侧串联三相变换器正序电压参考值直流分量和转子侧串联三相变换器负序电压参考值直流分量步骤(2-4)：根据转子侧串联三相变换器正序电压参考值直流分量和转子侧串联三相变换器负序电压参考值直流分量获取在两相静止坐标系下的转子侧串联三相变换器电压参考值步骤(2-5)：将转子侧串联三相变换器电压参考值经过空间矢量调制，得到转子侧串联三相变换器开关的控制信号S4、S5、S6。优选地，步骤(1-2)具体为：将定子电压usabc和定子电流isabc经过功率计算处理，得到定子无功功率Qs；将定子侧串联三相变换器电压uscc1abc、定子侧串联三相变换器电流iscc1abc、定子侧电网电压usgabc和定子电压usabc分别经过三相静止到两相静止坐标变换处理，得到两相静止坐标系下定子侧串联三相变换器电压矢量uscc1αβ、定子侧串联三相变换器电流矢量iscc1αβ、定子侧电网电压矢量usgαβ和定子电压矢量usαβ；将定子侧串联三相变换器电压矢量uscc1αβ、定子侧串联三相变换器电流矢量iscc1αβ、定子侧电网电压矢量usgαβ和定子电压矢量usαβ分别经过正负序分离处理，得到定子侧串联三相变换器正序电压矢量uscc1αβ+、定子侧串联三相变换器正序电流矢量iscc1αβ+、定子侧电网负序电压矢量usgαβ-和定子负序电压矢量usαβ-。将定子侧串联三相变换器正序电压矢量uscc1αβ+和定子侧电网负序电压矢量usgαβ-分别经过相角计算处理，得到正序相位θsg+和负序相位θsg-；将定子侧串联三相变换器正序电流矢量iscc1αβ+和定子负序电压矢量usαβ-分别经过两相静止到两相旋转坐标变换处理，得到在同步旋转坐标系下定子侧串联三相变换器正序电流直流分量和定子负序电压直流分量优选地，步骤(1-3)中预设电压控制方程如下：其中，Kp1和Ki1分别是直流电容电压控制器的比例系数和积分系数；Kp2和Ki2分别是定子无功功率控制器的比例系数和积分系数；Kp3和Ki3分别是定子侧串联三相变换器d轴正序电流控制器的比例系数和积分系数；Kp4和Ki4分别是定子侧串联三相变换器q轴正序电流控制器的比例系数和积分系数；Kp5和Ki5分别是定子d轴负序电压控制器的比例系数和积分系数；Kp6和Ki6分别是定子q轴负序电压控制器的比例系数和积分系数。s表示拉普拉斯算子，为的d轴分量，为的q轴分量，为的d轴分量，为的q轴分量，为的d轴分量，为的q轴分量，为的d轴分量，为的q轴分量，表示直流母线电压参考值，表示无功功率参考值。优选地，步骤(1-4)具体为：将定子侧串联三相变换器正序电压参考值直流分量和定子侧串联三相变换器负序电压参考值直流分量分别经过两相旋转到两相静止坐标变换处理，得到在两相静止坐标系下的定子侧串联三相变换器正序电压参考值和定子侧串联三相变换器负序电压参考值将定子侧串联三相变换器正序电压参考值和定子侧串联三相变换器负序电压参考值相加，得到在两相静止坐标系下的定子侧串联三相变换器电压参考值优选地，步骤(2-2)具体为：将转子侧电网电压urgabc和转子电压urabc分别经过三相静止到两相静止坐标变换处理，得到两相静止坐标系下转子侧电网电压矢量urgαβ和转子电压矢量urαβ本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可变频率变压器故障穿越控制方法，其特征在于，所述方法包括对定子侧串联三相变换器进行控制和对转子侧串联三相变换器进行控制；/n定子侧串联三相变换器的控制方法包括以下步骤：/n步骤(1-1)：采集定子侧电网电压u

【技术特征摘要】
1.一种可变频率变压器故障穿越控制方法，其特征在于，所述方法包括对定子侧串联三相变换器进行控制和对转子侧串联三相变换器进行控制；
定子侧串联三相变换器的控制方法包括以下步骤：
步骤(1-1)：采集定子侧电网电压usgabc、定子电压usabc、定子侧串联三相变换器电压uscc1abc、直流电容电压Vdc、定子电流isabc和定子侧串联三相变换器电流iscc1abc；
步骤(1-2)：将定子侧电网电压usgabc、定子电压usabc、定子侧串联三相变换器电压uscc1abc、定子电流isabc和定子侧串联三相变换器电流iscc1abc进行处理，得到定子无功功率Qs、定子侧串联三相变换器正序电流直流分量和定子负序电压直流分量
步骤(1-3)：将直流电容电压Vdc、定子无功功率Qs、定子侧串联三相变换器正序电流直流分量和定子负序电压直流分量按照预设电压控制方程进行处理，得到定子侧串联三相变换器正序电压参考值直流分量和定子侧串联三相变换器负序电压参考值直流分量
步骤(1-4)：根据定子侧串联三相变换器正序电压参考值直流分量和定子侧串联三相变换器负序电压参考值直流分量获取在两相静止坐标系下的定子侧串联三相变换器电压参考值
步骤(1-5)：将定子侧串联三相变换器电压参考值经过空间矢量调制，得到定子侧串联三相变换器开关的控制信号S1、S2、S3；
转子侧串联三相变换器的控制方法包括以下步骤：
步骤(2-1)：采集转子侧电网电压urgabc和转子电压urabc；
步骤(2-2)：根据转子侧电网电压urgabc和转子电压urabc获取转子侧电网正序电压直流分量转子正序电压直流分量和转子负序电压直流分量
步骤(2-3)：将转子侧电网正序电压直流分量转子正序电压直流分量和转子负序电压直流分量按照预设电压控制方程进行处理，得到转子侧串联三相变换器正序电压参考值直流分量和转子侧串联三相变换器负序电压参考值直流分量
步骤(2-4)：根据转子侧串联三相变换器正序电压参考值直流分量和转子侧串联三相变换器负序电压参考值直流分量获取在两相静止坐标系下的转子侧串联三相变换器电压参考值
步骤(2-5)：将转子侧串联三相变换器电压参考值经过空间矢量调制，得到转子侧串联三相变换器开关的控制信号S4、S5、S6。


2.根据权利要求1所述的可变频率变压器故障穿越控制方法及电路，其特征在于，步骤(1-2)具体为：
将定子电压usabc和定子电流isabc经过功率计算处理，得到定子无功功率Qs；将定子侧串联三相变换器电压uscc1abc、定子侧串联三相变换器电流iscc1abc、定子侧电网电压usgabc和定子电压usabc分别经过三相静止到两相静止坐标变换处理，得到两相静止坐标系下定子侧串联三相变换器电压矢量uscc1αβ、定子侧串联三相变换器电流矢量iscc1αβ、定子侧电网电压矢量usgαβ和定子电压矢量usαβ；
将定子侧串联三相变换器电压矢量uscc1αβ、定子侧串联三相变换器电流矢量iscc1αβ、定子侧电网电压矢量usgαβ和定子电压矢量usαβ分别经过正负序分离处理，得到定子侧串联三相变换器正序电压矢量uscc1αβ+、定子侧串联三相变换器正序电流矢量iscc1αβ+、定子侧电网负序电压矢量usgαβ-和定子负序电压矢量usαβ-；
将定子侧串联三相变换器正序电压矢量uscc1αβ+和定子侧电网负序电压矢量usgαβ-分别经过相角计算处理，得到正序相位θsg+和负序相位θsg-；
将定子侧串联三相变换器正序电流矢量iscc1αβ+和定子负序电压矢量usαβ-分别经过两相静止到两相旋转坐标变换处理，得到在同步旋转坐标系下定子侧串联三相变换器正序电流直流分量和定子负序电压直流分量


3.根据权利要求2所述的可变频率变压器故障穿越控制方法及电路，其特征在于，步骤(1-3)中预设电压控制方程如下：



其中，Kp1和Ki1分别是直流电容电压控制器的比例系数和积分系数；Kp2和Ki2分别是定子无功功率控制器的比例系数和积分系数；Kp3和Ki3分别是定子侧串联三相变换器d轴正序电流控制器的比例系数和积分系数；Kp4和Ki4分别是定子侧串联三相变换器q轴正序电流控制器的比例系数和积分系数；Kp5和Ki5分别是定子d轴负序电压控制器的比例系数和积分系数；Kp6和Ki6分别是定子q...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢嘉豪，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，广东电网有限责任公司佛山供电局，
类型：发明
国别省市：广东;44