一种电力电子式有载无弧调容变压器暂态优化控制系统和方法技术方案

本发明专利技术公开一种电力电子式有载无弧调容变压器暂态优化控制系统和方法。该电力电子式有载无弧调容变压器暂态优化控制系统与装置包括：由调容变压器和反并联晶闸管开关组组成的电力电子式有载无弧调容变压器，容量调节控制器，容量判断单元和电压电流传感器。通过电力电子式有载无弧调容变压器暂态优化控制系统，装置与方法的应用，既能缩短调容暂态过程的时间，维持负载电压暂态过程中的电能质量，能保证敏感性负载的供电，又能实现调容暂态过程的无电弧，无过电压过电流，延长调容变压器的使用寿命，还能实现机械式调容变压器相同的调容效果，达到节能的目的，减少配电网的运行成本。成本。成本。

【技术实现步骤摘要】
一种电力电子式有载无弧调容变压器暂态优化控制系统和方法


[0001]本专利技术属于变压器领域，具体涉一种电力电子式有载无弧调容变压器暂态优化控制系统和方法。

技术介绍

[0002]在科技和经济飞速发展的推动下，现代社会对能源的需求随着时间的推移不断增加。能源危机、碳排放超标、环境污染等问题日趋严重。配电网作为直接与用户侧相连的电力系统末端，具有负荷分布广、季节性强、平均负荷率低等特点，在欠发达地区更为明显。
[0003]在负荷季节性变化大、峰谷差明显的地区，出于安全考虑，配电变压器必须按最大负荷容量进行设计和使用。这导致配电变压器的年均负荷率较低，配电变压器的损耗在整个中低压电网的损耗中占很大比例。因此，研发节能型配电变压器，减少配电网能量损耗和碳排放的呼声越来越高。
[0004]调容变压器作为一种具有潜力的节能电气设备，不仅可以在轻载时经济运行，而且在用电高峰期也能保证足够的容量，从而达到降低变压器损耗的效果。现阶段工业上使用的有载调容变压器主要采用机械开关作为调容开关。但是这样的实现存在的问题有：第一分接触点在开关过程中会产生电弧，烧蚀导电触点，污染绝缘油，影响绝缘特性，缩短使用寿命。第二由于机械惯性等因素，容量调整过程的响应速度较慢，滞后容量调整指令5个工频周期甚至更长时间，不能用于电能质量要求较高的场所。第三机械传动结构复杂，故障率高，维修工作量大。
[0005]因此，以电力电子器件作为调容开关的电力电子式调容变压器可以克服机械调容开关的固有缺点，能够实现有载无弧的调容过程，具有在配电网中广泛应用的潜力。鉴于晶闸管具有成本低、耐电流大、耐电压高等优点，电力电子式有载无弧调容变压器一般选用反并联晶闸管作为调容开关。
[0006]然而由于晶闸管的半可控器件特性，一方面，如果同时向三相容量调节开关发出控制指令，变压器内部就会出现内部短路和过流现象。另一方面，如果采用无励磁容量调节方式，会增加响应过程的时间，可能造成负载电压缺相，影响供电质量。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种电力电子式有载无弧调容变压器暂态优化控制系统和方法，以解决现有技术中电力电子式有载无弧调容变压器调容过程中的暂态过电压和过电流问题，以及调容过程中用户侧电压不连续，电能质量低的问题
[0008]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0009]一种电力电子式有载无弧调容变压器暂态优化控制系统，包括电力电子式有载无弧调容变压器、容量判断单元和容量调节控制器；
[0010]电力电子式有载无弧调容变压器包括连接的三相两绕组变压器和开关组，所述开关组由若干个开关组成；所述三相两绕组变压器和容量判断单元连接，容量判断单元和容量调节控制器连接，容量调节控制器和开关组连接；所述开关位于三相两绕组变压器的一次侧中和二次侧中；
[0011]所述三相两绕组变压器一次侧绕组A相上设置有开关S
a1
、B相上设置有开关S
b1
、C相上设置有开关S
c1
；开关S
a1
和A相绕组的连接点设置有分支，分支上设置有开关S
a2
，开关S
b1
和B相绕组的连接点设置有分支，分支上设置有开关S
b2
，开关S
c1
和C相绕组的连接点设置有分支，分支上设置有开关S
c2
；开关S
a2
的另一端、开关S
b2
的另一端和开关S
c2
的另一端连接于一点；
[0012]所述三相两绕组变压器二次侧绕组的每一相包括并联的三绕组，分别为绕组W
21
、绕组W
22
和绕组W
23
；每一相中绕组W
21
的第二端和绕组W
22
的第一端连接，绕组W
21
的第二端通过一个开关和绕组W
23
的第一端连接，绕组W
23
的第二端和绕组W
22
的第二端通过一个开关连接，绕组W
22
的第二端通过一个开关和绕组W
23
的第一端连接；
[0013]系统在大容量工作状态时，一次侧为三角形接法，二次侧的绕组W
22
和绕组W
23
并联后再与绕组W
21
串联；小容量工作状态时，一次侧为星型接法，二次侧的绕组W
21
、绕组W
22
和绕组W
23
三段串联。
[0014]本专利技术的进一步改进在于：
[0015]优选的，一次侧绕组中的所有开关以及二次侧绕组中的所有开关均为反并联晶闸管。
[0016]优选的，一次侧绕组中的所有开关以及二次侧绕组中的所有开关均为无弧电力电子开关。
[0017]优选的，二次绕组中，绕组W
21
的匝数与二次侧额定匝数的比例为0.27、绕组W
22
的匝数与二次侧额定匝数的比例为0.73，绕组W
23
的匝数与二次侧额定匝数的比例为0.73。
[0018]优选的，所述三相两绕组变压器和容量判断单元之间设置有电压电流传感器。
[0019]一种电力电子式有载无弧调容变压器暂态优化控制方法，包括以下步骤：
[0020]步骤1，比较负载当前容量S和最佳调容点S
c
的大小；
[0021]步骤2，如果S大于Sc，判断三相两绕组变压器是否处于大容量工作状态，如果处于大容量状态，则保持开关组状态不变；如果三相两绕组变压器处于小容量工作状态，通过切断开关组中小容量状态对应开关组，导通大容量状态对应开关组，使得三相两绕组变压器(2)处于大容量工作状态；
[0022]如果S小于S
c
，判断三相两绕组变压器是否处于小容量工作状态，如果处于小容量状态，则保持开关组状态不变；如果三相两绕组变压器处于大容量工作状态，通过切断开关组中大容量状态对应开关组，导通小容量状态对应开关组，使得三相两绕组变压器处于小容量工作状态。
[0023]优选的，步骤2中，如果三相两绕组变压器处于小容量工作状态，切断开关组中小容量状态对应开关组的驱动信号后，等待电流过零点后，三相分别延迟不同的时间t
a
,t
b
,t
c
后，再导通大容量状态对应开关组的驱动信号。
[0024]优选的，t
a
,t
b
,t
c
的计算公式为：
[0025][0026]优选的，步骤2中，如果当前处于大容量工作状态，先切除大容量状态对应开关组的驱动信号，等待电流过零点后，三相分别延迟不同的时间t
a
,t
b
,t
c
后，再导通小容量状态对应开关组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力电子式有载无弧调容变压器暂态优化控制系统，其特征在于，包括电力电子式有载无弧调容变压器、容量判断单元(4)和容量调节控制器(5)；电力电子式有载无弧调容变压器(1)包括连接的三相两绕组变压器(2)和开关组(3)，所述开关组(3)由若干个开关组成；所述三相两绕组变压器(2)和容量判断单元(4)连接，容量判断单元(4)和容量调节控制器(5)连接，容量调节控制器(5)和开关组(3)连接；所述开关位于三相两绕组变压器(2)的一次侧中和二次侧中；所述三相两绕组变压器(2)一次侧绕组A相上设置有开关S
a1
、B相上设置有开关S
b1
、C相上设置有开关S
c1
；开关S
a1
和A相绕组的连接点设置有分支，分支上设置有开关S
a2
，开关S
b1
和B相绕组的连接点设置有分支，分支上设置有开关S
b2
，开关S
c1
和C相绕组的连接点设置有分支，分支上设置有开关S
c2
；开关S
a2
的另一端、开关S
b2
的另一端和开关S
c2
的另一端连接于一点；所述三相两绕组变压器(2)二次侧绕组的每一相包括并联的三绕组，分别为绕组W
21
、绕组W
22
和绕组W
23
；每一相中绕组W
21
的第二端和绕组W
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的第一端连接，绕组W
21
的第二端通过一个开关和绕组W
23
的第一端连接，绕组W
23
的第二端和绕组W
22
的第二端通过一个开关连接，绕组W
22
的第二端通过一个开关和绕组W
23
的第一端连接；系统在大容量工作状态时，一次侧为三角形接法，二次侧的绕组W
22
和绕组W
23
并联后再与绕组W
21
串联；小容量工作状态时，一次侧为星型接法，二次侧的绕组W
21
、绕组W
22
和绕组W
23
三段串联。2.根据权利要求1所述的一种电力电子式有载无弧调容变压器暂态优化控制系统，其特征在于，一次侧绕组中的所有开关以及二次侧绕组中的所有开关均为反并联晶闸管。3.根据权利要求1所述的一种电力电子式有载无弧调容变压器暂态优化控制系统，其特征在于，一次侧绕组中的所有开关以及二次侧绕组...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立石，柳轶彬，梁得亮，文启东，李佳，王宇珩，刘桦，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：