可控串联电容补偿最小时间控制器及其控制方法技术

可控串联电容补偿最小时间控制器及其控制方法属于柔性交流输电系统可控硅串联电容补偿技术领域，其特征在于，它含有：输入为上位工控机目标触发角的上层控制器，输入为线电流的同步信号发生电路，输入分别为来自上层控制器的实际触发角和来自同步信号发生电路的线电流同步信号而输出为晶闸管触发脉冲的脉冲发生器；上层控制器含有：与上位工控机互连的控制器，各与控制器互连的双口ＲＡＭ和总线缓冲器，带ＥＥＰＲＯＭ和ＳＲＡＭ且分别和双口ＲＡＭ和总线缓冲器互连的数字信号处理器，和数字信号处理器互连的Ａ／Ｄ数据采集卡。相应地提出了用迭代逼近法计算晶闸管实际触发角的控制算法。与同类最小时间控制器相比，其动态响应时间仅１０ｍｓ，几乎接近极限，可使可控串补在晶闸管触发角跃变后迅速进入稳态。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

属于柔性交流输电系统可控硅串联电容补偿
缩小动态响应时间的实质就是使可控硅的导通角θ尽快达到目标值。目前已知的可控串补底层控制的最小响应时间为30-40ms。图2是GE电力公司的底层控制框图，当底层控制模板即微调控制器1接收到上层控制器的控制命令后，根据实测的瞬时电容电压2、线电流3即ILine和流经晶闸管支路的电量值4，通过查找一个事先制订并存于触发算法模块中的对策二维表获得满足控制要求的触发延时角，以线电流3即ILine为同步信号实施脉冲触发控制。图3是ABB电力公司的底层控制框图，SVR控制器(同步电压翻转控制器)5是其底层控制模块，它以线电流3作为同步信号，根据上层控制器的命令，对实测的瞬时电容电压2和线电流3进行计算得出实际的晶闸管触发角，但SVR控制算法是建立在导通角较小的基础上的，当导通角较大时，该控制方式存在较大的误差。它们的共同缺点是除了要用线电流3作为同步信号外，还需要采集其它的系统电量，制约因素较多，算法就比较复杂，实现起来速度也不会快，从而影响了动态响应时间的减少。本专利技术的特征在于它含有输入端与上位工控机目标触发角输出端相连的上层控制器，输入信号为线电流的同步信号发生电路，输入信号分别为来自上层控制器的实际触发角信号和来自同步信号发生电路的线电流同步信号而输出信号为晶闸管触发脉冲的脉冲发生器；其中，上层控制器含有经PCI总线与上位工控机互连的PCI9080控制器，各自与PCI9080控制器互连的双口RAM和总线缓冲器，备有EEPROM和SRAM且分别与双口RAM，总线缓冲器互连的数字信号处理器DSP，经总线接口3XBUS和数字信号处理器DSP互连的A/D数据采集卡；所述的线电流来自总线接口3XBUS，所述的实际触发角经串口来自数字信号处理器DSP。所述的可控串联电容补偿最小时间控制器中的上层控制器所设计的控制方法即实际触发角的控制算法其特征在于，它依次含有以下步骤(1)初始化后，根据上位工控机的指令在数字信号处理器DSP中设定原始触发角α1、目标触发角α2，可控串补参数电感L、电容C和ε的值和关系式初始导通角θ1＝π-α2；(2)根据上位工控机的指令在EEPROM中存入下列算法程序代码C1=-12K(cosα2tan(k(π-α2))-cosα1tan(k(π-α1)))-(sinα2-sinα1);]]>C2＝cosα1tan(k(π-α1))+ksinα1；σ=1karctan[ktan(θ1)-c2cos(θ1)];]]>θ2=arcsinc1cos(σ)+σ;]]>其中， σ为中间变量；(3)根据上位工控机指令，把原始触发角α1与目标触发角α2的值代入C1、C2的计算式，得出常量C1、C2；(4)计算中间变量σ的值；(5)根据σ的值求出θ2的值；(6)判断θ1-θ2＜ε？，ε为设定的很小值，若θ1-θ2≥ε，则令θ1＝θ2并返回执行步骤(4)，若θ1-θ2＜ε，则执行下一步骤；(7)计算实际触发角α＝π-θ1的值；(8)数字信号处理器DSP经串口向脉冲发生器按实际触发角α发出晶闸管触发信号，即底层控制信号；(9)返回原始状态。使用证明本专利技术所设计的最小时间控制器可以将可控串补底层控制的动态响应时间缩小到10-20ms。图2GE电力公司的底层控制原理框图。图3ABB电力公司的底层控制原理框图。图4本专利技术的底层控制原理框图。图5本专利技术的上层控制器的电路原理方框图 及其和上位工控机、脉冲发生器的连接关系图。图6本专利技术底层控制算法的波形说明图。图7本专利技术上层控制器用以说明控制算法的计算机程序流程框图。图8用于说明图7中计算机程序流程框图的计算实例过程。图9用于说明本专利技术效果的稳态→过渡过程→稳态波形的过程展示图。请见图6，它是用于说明初始导通角规律的。当晶闸管触发角不变时，电容电压过零点时刻不变；在晶闸管触发时刻前移时，电容电压过零点时刻也会相应前移。本专利技术提出的基于电容电压峰值恒定的预测控制算法的基本原理就是通过给出一个比目标触发角相对较小的晶闸管触发角的值即实际触发角，使得下一个半周期的电容电压峰值可以很快地达到目标值，而后只要根据线电流3的零值和目标触发角的值周期性地发出触发脉冲，就可使电容电压峰值维持在目标值，从而使系统迅速进入稳态。这可以从图9中看出通过预先调整触发角的值，可以使系统迅速进入稳态，在系统的两个稳态之间只存在半个周期(10ms)的过渡时间，这意味着可控串补的底层控制时间被大大地缩短了，10ms其实已经是可控串补底层控制时间的最小值。一般情况下在30-40ms间，其中，6是稳态，7是过渡过程。再见图7，其计算实例见图8。它只根据可控串补的自身参数即原始触发角α1、目标触发角α2以及电感L、电容C便可用迭代逼近法求出晶闸管的实际触发角α，再用线电流3作为同步信号，基于线电流3的过零时刻使脉冲发生器给出触发脉冲，就可使系统迅速进入稳态。其中，该控制算法的代码存储在EEPROM中，算法的执行由数据信号处理器DSP实现。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可控串联电容补偿最小时间控制器，含有上层控制器，其特征在于它含有：输入端与上位工控机目标触发角输出端相连的上层控制器，输入信号为线电流的同步信号发生电路，输入信号分别为来自上层控制器的实际触发角信号和来自同步信号发生电路的线电流同步信号而输出信号为晶闸管触发脉冲的脉冲发生器；其中，上层控制器含有：经ＰＣＩ总线与上位工控机互连的ＰＣＩ９０８０控制器，各自与ＰＣＩ９０８０控制器互连的双口ＲＡＭ和总线缓冲器，备有ＥＥＰＲＯＭ和ＳＲＡＭ且分别与双口ＲＡＭ，总线缓冲器互连的数字信号处理器ＤＳＰ，经总线接口３ＸＢＵＳ和数字信号处理器ＤＳＰ互连的Ａ／Ｄ数据采集卡；所述的线电流来自总线接口３ＸＢＵＳ，所述的实际触发角经串口来自数字信号处理器ＤＳＰ。

【技术特征摘要】
1.一种可控串联电容补偿最小时间控制器，含有上层控制器，其特征在于它含有输入端与上位工控机目标触发角输出端相连的上层控制器，输入信号为线电流的同步信号发生电路，输入信号分别为来自上层控制器的实际触发角信号和来自同步信号发生电路的线电流同步信号而输出信号为晶闸管触发脉冲的脉冲发生器；其中，上层控制器含有经PCI总线与上位工控机互连的PCI9080控制器，各自与PCI9080控制器互连的双口RAM和总线缓冲器，备有EEPROM和SRAM且分别与双口RAM，总线缓冲器互连的数字信号处理器DSP，经总线接口3XBUS和数字信号处理器DSP互连的A/D数据采集卡；所述的线电流来自总线接口3XBUS，所述的实际触发角经串口来自数字信号处理器DSP。2.根据权利要求1所述的可控串联电容补偿最小时间控制器中的上层控制器所设计的控制方法即实际触发角的控制算法其特征在于，它依次含有以下步骤(1)初始化后，根据上位工控机的指令在数字信号处理器DSP中设定原始触发角α1、目标触发角α2，可控串补参数电感L、电容C和ε的值和关系式初始导通角θ1＝π-α2；(2)根据上位工控机的指令在EEPROM中存入下列算法程序代码C1=-12K(cos...

【专利技术属性】
技术研发人员：童陆园，耿俊成，葛俊，韩光，王仲鸿，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]