静态和动态地控制电源电压的方法及实施该方法的装置制造方法及图纸

一种利用静态补偿装置（２）对电网节点（ＰＣＣ）上的电源电压（＊）进行静态和动态控制的方法，该静态补偿装置具有一带有至少一电容存储器（１４）的自动变流器（１２）和一变压器，其中根据求出的在电网节点（ＰＣＣ）上的电源电压空间矢量（＊）的值（Ｖ）与电源电压空间矢量（＊）预定的数值额定值（Ｖ′↓［ｒｅｆ］）的偏差持续地确定下层瞬时调节方法的额定值（ｑ↓［ｒｅｆ］、ｉ↓［ｓｖｒｅｆ］），其中根据求出的瞬时实际值（ｑ、ｉ↓［ｓｖ］）与给出的瞬时额定值（ｑ↓［ｒｅｆ］、ｉ↓［ｓｖｒｅｆ］）的偏差产生一个相角（δ），该相角指示产生的自动变流器（１２）的电压空间矢量（＊↓［ｓ］）与电源电压空间矢量（＊）的瞬时相移，由此相角根据电源电压空间矢量（＊）的角位置（ψ）求出自动变流器（１２）的电压空间矢量（＊↓［ｓ］）的角位置（σ），采用此角位置利用最佳脉冲图形为自动变流器（１２）选出配属的通断状态信号（Ｓ↓［ｖ］）。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用静态补偿装置对电网节点上的电源电压进行静态和动态控制的方法，该静态补偿装置具有一个带有至少一个电容存储器的自动变流器和一个变压器，并涉及实施此方法的装置。电力网首先用于传输有功功率。产生和消耗的功率必须始终是平衡的，否则将要致频率变化。与有功功率平衡相同，同样无功功率也必须始终平衡，以便在电网中产生可承受的电压比。无功功率首先负责电压水平。在每个时刻对电网中有功和无功功率的平衡必须进行补偿，从而使电压和频率位于预定的权限内。由于用电量日益增大并且电网扩建的可能性受限，因而电力传输网总是被超强度地利用。电网中的无功功率流是电压下降和附加的电网损耗的主要原因。通过有针对性的应用无功功率器件，例如电容器和线圈，可以减少电网中补偿的无功功率平衡并随之减少对电网电压的作用和电网损耗。可采用可控或可调无功功率器件满足各种动态要求。但实际上只有采用变流器电路才能实现连续的和动态的变化。应用可控硅技术的静态补偿器是目前实现动态无功功率补偿的最经济的方案。具有带一个电容存储器的自动变流器的无功功率补偿装置常用的名称是“静态无功伏安发生器(SVG)”、“高级静态无功伏安补偿器(ASVC)”或“静态电容器(STATCON)”。利用将电容能量存储器(电容器)的直流电压变换成交流电压并通过一变压器(电感)与电网节点(PCC＝公共连接点)连接的自动换流器可产生或输出基波振荡无功功率。在发表于“PESC′92在西班牙的托利举行的第23次电气及电子工程师学会电力电子专家年会，1992，会议录”521至529页的论文“高级静态无功伏安补偿器(ASVC)不同电路配置的比较”中记载了一种无功功率补偿装置。在该论文中介绍了多种ASVC电路并对它们进行了比较。ASVC的基本电路由一带有电容存储器的三相换流器构成，其中该换流器通过一变压器接在电网节点(PCC)上。采用两点换流器或三点换流器作为换流器，并采用基波振荡频率调制(全单元式控制)，其中在三点换流器中实现的基波振荡无功功率大于在两点换流器中实现的无功功率。另外当角β(零电位的角范围)等于π/12时，5次和7次谐波最小。另外在此论文中对由两点及三点换流器构成的ASVC电路做了研究，其中采用了不同的变压器。采用此电路将减少脉冲数和相电流的失真。在发表于“电气及电子工程师学会电力系统学报”，第8卷，第1期，1993年2月，371至377页中的论文“用于改进电力系统稳定性采用自动换流器的大型静态无功伏安发生器”中介绍了用于80兆伏安的“静态无功伏安发生器(SVG)”。这种80兆伏安SVG由8个换流器构成，其桥臂分别由6个串联的可断开的可控硅(GTO)构成，这些可控硅分别产生相同的输出电压，但相互分别电气位移7.5°。为实现此相移需要一个带有8个初级线圈和8个次级线圈的专用变压器。该专用的变压器通过一主变压器接在高压电网上。这种变压器结构需要一部分产生的无功功率。因而可以实现脉冲值48并随之在同时提高基波振荡功率的情况下减少电网的反作用。而且在这种无功功率补偿装置(SVG)中只能通过多个换流器和一个专用的变压器才能实现基波振荡功率的改善，但并不提高每个换流器开关的基波振荡产额。改进基波振荡产额(每个开关件的效率)的另一方案在于采用一多点换流器。在发表于PESC′92在西班牙的托利举行的第23次电气及电子工程师学会电力电子专家年会，1992，会议录”538至545页中的论文“采用多级电压源换流器的高压大容量动态无功伏安补偿器”中具体介绍了SVC的5点换流器。通过采用多点换流器，改善了在由换流器产生的交流电压中的基波振荡产额。在发表于“第五次国际交流和直流电输电会议”会议录，1991，225至260页中的由G.Welsh、K.Bergmann、L.Hügelschafer、H.-F.Leowald和G.Wild撰写的“采用数字信号处理器对SVC应用的系统变量评价”论文中记载了用于静态补偿器(SVC)的电压调节，该静态补偿器由一固定连接的电容(FC)、一可控硅控制的线圈(TCR)以及一可控硅控制的电容(TSC)构成，该电压调节是数字式的。该电压调节由3个导线对地电压求出系统电压(3个导线对地电压的平均值，并与系统额定电压进行比较)。根据产生的调节偏差，利用一电压调节器(在其输出端加有电纳值)求出补偿器的控制信号。在计算系统电压时，该数字调节采用一个信号处理器，该处理器是多处理器调节系统(SIMA DYND)的一个组成部分。在所引用的出版物“PESC′92在西班牙的托利举行的第23次电气及电子工程师学会电力电子专家年会，1992，会议录”538至545页中不仅具体地介绍了一种SVC的五点换流器，而且还介绍了相应的调节。该调节在输入端具有一装置，利用该装置根据负载要求的无功功率值QL和由自动换流器输出的无功功率值QI确定无功功率调节偏差QS的平均值。后置的PI(比例积分)调节器根据值QS产生调节值φm(换流器的相角)。具有最佳脉冲图形的控制组件根据调节值φm和调制值Mi为自动换流器产生控制信号。该调节的任务是，将无功功率调节偏差QS调到零。当调节偏差QS＝0时，则调节值φm＝0并且换流器的输出电压与连接点PCC上的电压同相。该调节的任务在于，由自动换流器提供负载要求的无功功率。故该调节不能对连接点上(补偿装置在电网上的连接点)的电源电压进行静态或动态控制。本专利技术的目的在于提出一种方法和装置，利用此方法和装置可对电网节点上的电源电压进行静态和动态控制。本专利技术的目的采用权利要求1及权利要求6的特征得以实现。为了将连接点上的电源电压调节到恒定不变的幅度上，补偿装置与电网必须交换位移无功功率。以补偿装置的稳定的工作点为出发点(在此点与电网没有功率交换(空载))，在突然出现电压降落时补偿装置向电网提供位移无功功率，从而使该压降消除。反之，在电压升高时由补偿装置接纳来自电网的位移无功功率。调节方法的第一部分涉及的是电压调节，该电压调节为调节方法的第二部分产生额定值。调节方法的第二部分，即瞬时调节方法根据产生的额定值立刻利用求出的连接点上的电源电压空间矢量产生一调节值(补偿装置的自动变流器电压空间矢量的角位置)，利用最佳脉冲图形将该调节值转换成开关状态信号。该动态调节值的作用在于，在补偿装置与电网间交换电能。一旦实现所需要的瞬时无功功率(新的工作点)，则动态调节值重新为零。在瞬时过程中(无功功率变化)换流器电压空间矢量向电源电压空间矢量移动，以便在此瞬时过程中产生的瞬时功率不等于零，此点是必要的，以便可以调整一个新的工作点(无功功率变化)。采用此分阶调节方法，补偿装置可以快速地对连接点上电源电压的变化做出反应并且将用于控制电源电压达到一个预定值所需的瞬时无功功率加到电网上或由从电网中进行接收。在从属权利要求2至5中对本方法有益的设计做了表述。在静态补偿装置中实施本专利技术方法的装置中(该静态补偿装置具有一带至少一个电容存储器和一变压器的自动换流器)，该装置具有一带下层瞬时调节回路的电压调节回路，其中该下层瞬时调节回路与微分发生器的第二输入端连接，在微分发生器的第一输入端上加有求出的电网节点上的电源电压空间矢量的角位置值。该装置根据电网节点上的电源电压产生换流器空间矢量的角位置值作为控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用静态补偿装置(2)对电网节点(PCC)上的电源电压(v)进行静态和动态控制的方法，该静态补偿装置具有一带有至少一电容存储器(14)的自动变流器(12)和一变压器，其中根据求出的在电网节点(PCC)上的电源电压空间矢量(v)的值(V)与电源电压空间矢量(v)预定的数值额定值(V′ref)的偏差持续地确定下层瞬时调节方法的额定值(qref、isverf)，其中根据求出的瞬时实际值(q、isv)与给出的瞬时额定值(qrefisvref)的偏差产生一个相角(δ)，该相角指示产生的自动变流器(12)的电压空间矢量(vs)与电源电压空间矢量(v)的瞬时相移，由此相角根据电源电压空间矢量(v)的角位置(ψ)求出自动变流器(12)的电压空间矢量(vs)的角位置(σ)，采用此角位置利用最佳脉冲图形为自动变流器(12)选出配属的通断状态信号(Sv)。2.根据权利要求1所述的方法，其中采用瞬时无功功率(q)作为下层瞬时调节方法的瞬时值。3.根据权利要求1所述的方法，其中采用瞬时无功电流分量(isv)作为下层瞬时调节方法的瞬时值。4.根据权利要求2所述的方法，其中根据等式q＝3/2(vβ·iα-vα·iβ)由求出的电源电压空间矢量(v)和求出的电源电流空间矢量(i)的坐标(vα、vβ、iα、iβ)确定瞬时无功功率实际值(q)。5.根据权利要求3所述的方法，其中根据等式isv＝(vβ·iα-vα·iβ)/|v|由求出电源电压空间矢量(v)和求出的电源电流空间矢量(i)的坐标...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·韦恩霍尔德，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：