一种无触点调控稳压装置的选相切换控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种无触点调控稳压装置的选相切换控制方法，包括以下：设计无触点补偿式交流稳压装置结构；根据所述无触点补偿式交流稳压装置结构，分析其工作原理，得到所述无触点交流稳压装置的输出电压和输入电压的关系；简化三相调压变压器回路模型，计算得到三相调压变压器的主磁通；分析三相变压调压器的主磁通，设计基于负载特性的选相切换策略，进而改变所述晶闸管组件的投切方式，抑制所述无触点补偿交流稳压装置切换过程中存在的励磁涌流。本发明专利技术提供的有益效果是：最大限度抑制无触点调控稳压装置选相切换过程中的励磁涌流，确保装置切换过程中的稳定、可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种无触点调控稳压装置的选相切换控制方法
本专利技术涉及电气控制领域，尤其涉及一种无触点调控稳压装置的选相切换控制方法。
技术介绍
在低压配电网中，电网电压易受负荷变化的影响而发生大幅度、频繁波动。加之新能源引入后，新能源出力的波动性会导致电压波动，电压的波动是不可避免的，在辐射型网络中尤其突出。为稳定电网电压、联络电网、调节负荷潮流，很有必要进行电压动态自动调节。由于结构简单和成本可控，无触点补偿式交流稳压装置(以下简称三相动态补偿装置)被广泛应用于低压配电网的稳压、调压领域。目前常用的交流稳压装置基本采用电流或电压过零点为参考进行档位切换，由于受到三相动态补偿装置中变压器的励磁电感非线性、铁芯磁通饱和特性的影响，随机投入空载变压器必然会产生幅值非常大的励磁涌流。涌流持续冲击变压器将会降低变压器使用寿命，引起前级保护装置误动作，甚至对晶闸管造成损坏。此外，涌流中还含有大量谐波成分，会大大降低供电质量。因此，实现切换过程中的变压器励磁涌流的抑制，对于提高三相动态补偿装置切换动作的可靠性和稳定性，特别重要，也非常必要。针对变压器励磁涌流抑制的问题，针对变压器励磁涌流抑制的问题，现有技术研究大致分为以下几类：(1)利用断路器切换电阻来限制涌流的幅值和暂态过程，但该方法增加了投资费用和操作的复杂性；(2)一种采用中性点串接电阻来限制变压器励磁涌流的方法，但参数的整定和装置的机械实现方面都存在较大的困难；(3)一种基于二阶欠阻尼电路实现励磁涌流的抑制，但只进行了理论上的分析；(4)通过给变压器进行预充磁，使得剩磁接近极限剩磁，再选相切换变压器，但此方法并不适合用于无触点补偿式交流稳压装置的拓扑；(5)根据变压器空载切换后原边的电压、电流数据与切换角寻找铁芯饱和时刻来估计变压器铁芯剩磁。上述方法的共同点是获取模型参数的过程复杂，对于实际工程不是很适用。实际上，对于三相动态补偿装置而言，在档位切换时的暂态过程与传统电力变压器空载切换的暂态过程并不完全相同，发生励磁涌流的机理和影响励磁涌流的因素也不完全一样。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术针对三相动态补偿装置在切换过程存在的励磁涌流抑制难题，通过定量分析计算无触点补偿式交流稳压装置档位切换的暂态过程，提出一种基于负载特性的选相切换控制策略，借助所选择的适当切换角度来削弱变压器偏磁的负面影响，最大限度地抑制励磁涌流，确保三相动态补偿装置在切换过程中稳定、可靠运行。本专利技术提供了一种无触点调控稳压装置的选相切换控制方法，包括以下：S101：设计无触点补偿式交流稳压装置结构；所述无触点补偿交流稳压装置包括：三相调压变压器、晶闸管组件；S102：根据所述无触点补偿式交流稳压装置结构，得到所述无触点交流稳压装置的输出电压和输入电压的关系；S103：根据所述无触点交流稳压装置的输出电压和输入电压的关系，简化三相调压变压器回路模型，计算得到三相调压变压器的主磁通；S104：分析三相变压调压器的主磁通，设计基于负载特性的选相切换策略，进而改变所述晶闸管组件的投切方式，抑制所述无触点补偿交流稳压装置切换过程中存在的励磁涌流。进一步地，所述无触点补偿式交流稳压装置，其具体拓扑结构包括：三相调压变压器T1-T6、晶闸管组件THSCR1-THSCR6和熔断器FU1-FU3；其中每相包含两个不同匝比的三相调压变压器、两个晶闸管组件和一个熔断器，即EA相包括三相调压变压器T1-T2、晶闸管组件THSCR1-THSCR2、熔断器FU1；EB相包括三相调压变压器T3-T4、晶闸管组件THSCR3-THSCR4、熔断器FU2；EC相包括三相调压变压器T5-T6、晶闸管组件THSCR5-THSCR6、熔断器FU3；所述晶闸管组件THSCR1由5个反并联晶闸管S1-S5和5个阻容吸收模块RC1-RC5共同组成三相调压变压器T1对应的H桥H1；所述晶闸管组件THSCR2-THSCR6组成结构与所述晶闸管组件THSCR1由的组成结构一致，并分别组成对应变压器T2-T6的H桥H2-H6；所述EA相输入端，依次经由无触点补偿式交流稳压装置总开关Ks和空气开关KBP，熔断器FU1、三相调压变压器T1及其对应的H桥H1、三相调压变压器T2及其对应的H桥H2，到达EA相输出端a；所述EB相和EC相连接结构与所述EA相一致，依次经由无触点补偿式交流稳压装置总开关Ks和空气开关KBP、对应熔断器、对应的三相调压变压器及H桥，分别到达输出端b和输出端c；所述无触点补偿式交流稳压装置还包括控制器；所述控制器用于控制所述晶闸管组件中晶闸管的投切方式。进一步地，步骤S102中，所述无触点交流稳压装置的输出电压和输入电压的关系，具体为无触点交流稳压装置EA相的输出电压和输入电压的关系，EB相和EC相的输出电压和输入电压的关系与EA相一致；所述无触点交流稳压装置EA相的输出电压和输入电压的关系，具体如式(1)：uout_i＝[1-(x1k1+x2k2)]uin_i(1)式(1)中，uout_i为输出电压，uin_i为输入电压；k1和k2分别为三相调压变压器T1和三相调压变压器T2的匝比；x1，x2分别为三相调压变压器T1和T2的匝比的方向系数，受晶闸管S1-S5投切方式影响，其取值范围均为1、0和-1；当晶闸管组件THSCR1中仅有晶闸管S1、S3开通时，x1取值为+1；当晶闸管组件THSCR1中仅有晶闸管S5开通时，x1取值为0；当晶闸管组件THSCR1中仅有晶闸管S2、S4开通时，x1取值为-1；同理，当晶闸管组件THSCR2中仅有晶闸管S1、S3开通时，x2取值为+1；当晶闸管组件THSCR2中仅有晶闸管S5开通时，x2取值为0；当晶闸管组件THSCR2中仅有晶闸管S2、S4开通时，x2取值为-1；由式(1)可知，输出电压uout_i和输入电压uin_i呈线性关系，通过改变H1桥和H2桥的工作状态，即三相调压变压器T1和T2原边接入回路的方式，使输出电压uout_i维持稳定。进一步地，步骤S103中，简化三相调压变压器回路模型，具体为：在初始时刻将晶闸管S1和S3导通，并忽略三相调压变压器原边绕组的电阻R1和漏电感L1、副边绕组的电阻R2和漏电感L2、励磁内阻Rm，即R1、L1、R2、和Rm均为0。进一步地，步骤S103中，所述三相调压变压器的主磁通，具体为三相调压变压器T1的主磁通，三相调压变压器T2-T6的主磁通与三相调压变压器T1一致；所述三相调压变压器T1的主磁通，其计算方法如式(2)：式(2)中，φm0、φm1、φm2如式(3)所示：式(2)、(3)中，φm0为三相调压变压器的稳态磁通、φm1、φm2分别为三相调压变压器的两个直流分量；ω为正弦电压源的角频率；Usm为正弦电压源的幅值；为正弦电压源相角差；T1和T2分别为φm1和φm2的时间常数，其中T1取决于正弦电压源的初始相位角α、电源电感Ls、负载电阻RL、负载电抗LL、平均励磁电感Lm_av和三相调压变压器T1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无触点调控稳压装置的选相切换控制方法，其特征在于：具体包括：/nS101：设计无触点补偿式交流稳压装置结构；所述无触点补偿交流稳压装置包括：三相调压变压器、晶闸管组件；/nS102：根据所述无触点补偿式交流稳压装置结构，得到所述无触点交流稳压装置的输出电压和输入电压的关系；/nS103：根据所述无触点交流稳压装置的输出电压和输入电压的关系，简化三相调压变压器回路模型，计算得到三相调压变压器的主磁通；/nS104：分析三相变压调压器的主磁通，设计基于负载特性的选相切换策略，进而改变所述晶闸管组件的投切方式，抑制所述无触点补偿交流稳压装置切换过程中存在的励磁涌流。/n

【技术特征摘要】
1.一种无触点调控稳压装置的选相切换控制方法，其特征在于：具体包括：
S101：设计无触点补偿式交流稳压装置结构；所述无触点补偿交流稳压装置包括：三相调压变压器、晶闸管组件；
S102：根据所述无触点补偿式交流稳压装置结构，得到所述无触点交流稳压装置的输出电压和输入电压的关系；
S103：根据所述无触点交流稳压装置的输出电压和输入电压的关系，简化三相调压变压器回路模型，计算得到三相调压变压器的主磁通；
S104：分析三相变压调压器的主磁通，设计基于负载特性的选相切换策略，进而改变所述晶闸管组件的投切方式，抑制所述无触点补偿交流稳压装置切换过程中存在的励磁涌流。


2.一种无触点调控稳压装置的选相切换控制方法，其特征在于：步骤S101中，所述无触点补偿式交流稳压装置，其具体拓扑结构包括：三相调压变压器T1-T6、晶闸管组件THSCR1-THSCR6和熔断器FU1-FU3；其中每相包含两个不同匝比的三相调压变压器、两个晶闸管组件和一个熔断器，即EA相包括三相调压变压器T1-T2、晶闸管组件THSCR1-THSCR2、熔断器FU1；EB相包括三相调压变压器T3-T4、晶闸管组件THSCR3-THSCR4、熔断器FU2；EC相包括三相调压变压器T5-T6、晶闸管组件THSCR5-THSCR6、熔断器FU3；
所述晶闸管组件THSCR1由5个反并联晶闸管S1-S5和5个阻容吸收模块RC1-RC5共同组成三相调压变压器T1对应的H桥H1；所述晶闸管组件THSCR2-THSCR6组成结构与所述晶闸管组件THSCR1由的组成结构一致，并分别组成对应变压器T2-T6的H桥H2-H6；
所述EA相输入端，依次经由无触点补偿式交流稳压装置总开关Ks和空气开关KBP，熔断器FU1、三相调压变压器T1及其对应的H桥H1、三相调压变压器T2及其对应的H桥H2，到达EA相输出端a；
所述EB相和EC相连接结构与所述EA相一致，依次经由无触点补偿式交流稳压装置总开关Ks和空气开关KBP、对应熔断器、对应的三相调压变压器及H桥，分别到达输出端b和输出端c；
所述无触点补偿式交流稳压装置还包括控制器；所述控制器用于控制所述晶闸管组件中晶闸管的投切方式。


3.如权利要求1所述的一种无触点调控稳压装置的选相切换控制方法，其特征在于：步骤S102中，所述无触点交流稳压装置的输出电压和输入电压的关系，具体为无触点交流稳压装置EA相的输出电压和输入电压的关系，EB相和EC相的输出电压和输入电压的关系与EA相一致；
所述无触点交流稳压装置EA相的输出电压和输入电压的关系，具体如式(1)：
uout_i＝[1-(x1k1+x2k2)]uin_i(1)
式(1)中，uout_i为输出电压，uin_i为输入电压；k1和k2分别为三相调压变压器T1和三相调压变压器T2的匝比；x1，x2分别为三相调压变压器T1和T2的匝比的方向系数，受晶闸管S1-S5投切方式影响，其取值范围均为1、0和-1；当晶闸管组件THSCR1中仅有晶闸管S1、S3开通时，x1取值为+1；当晶闸管组件THSCR1中仅有晶闸管S5开通时，x1取值为0；当晶闸管组件THSCR1中仅有晶闸管S2、S4开通时，x1取值为-1；同理，当晶闸管组件THSCR2中仅有晶闸管S1、S3开通时，x2取值为+1；当晶闸管组件THSCR2中仅有晶闸管S5开通时，x2取值为0；当晶闸管组件THSCR2中仅有晶闸管S2、S4开通时，x2取值为-1；由式(1)可知，输出电压uout_i和输入电压uin_i呈线性关系，通过改变H1桥...

【专利技术属性】
技术研发人员：李峻宇，
申请(专利权)人：武汉天富海科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42