一种中压连续高低压故障穿越装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电学仪器的控制方法，具体涉及一种中压连续高低压故障穿越装置及其控制方法，解决现有技术中连续高低压故障穿越时控制精度较差，负载适应性较差，容易发生谐振且在上升\下降时间≤10ms的应用条件下并不理想的技术问题。本发明专利技术中压连续高低压故障穿越装置的控制方法，将设定电压Uset经过正弦化后，获得设定电压有效值Us

【技术实现步骤摘要】
一种中压连续高低压故障穿越装置及其控制方法


[0001]本专利技术涉及一种电学仪器及电学仪器的控制方法，具体涉及一种中压连续高低压故障穿越装置及其控制方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着新能源产业发展迅速，新能源的装机量越来越高，部分地区电网对新能源设备的故障穿越能力要求也进一步提高，不仅要求其具备一次高压\低压故障穿越的能力，还要求其具备连续高低压故障穿越的能力；而且部分在建的特高压输电工程，已经明确要求接入该区域的新能源机组需要具备连续高低压穿越功能，如“青豫直流工程”、“陕武直流工程”等。
[0003]近年来对具备连续高低压穿越能力的测试装置的需求越来越多，由于目前绝大多数无源高低压穿越装置仅具备一次高低压故障穿越能力，并且其不支持电网适应性的相关测试，所以市面上支持连续高压故障穿越的装置主要有为源的中压连续高低压故障穿越装置(基于电力电子技术)，中压连续高低压故障穿越装置的系统组成参见图1。
[0004]目前业界内连续高低压穿越的时候通常使用两种控制策略，其一为基于dq坐标轴的控制方法，该方法在上升\下降时间≤10ms的应用条件下并不理想，另一种控制策略为开环控制，该方法动态性能较好，但控制精度较差，负载适应性较差，容易发生谐振。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术在连续高低压故障穿越时，开环控制方法的控制精度较差，负载适应性较差，容易发生谐振，而基于dq坐标轴的控制方法在上升\下降时间≤10ms的应用条件下精度不理想的技术问题，而提供一种中压连续高低压故障穿越装置及其控制方法。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：
[0007]一种中压连续高低压故障穿越装置，其特殊之处在于：包括依次连接的输入降压单元、PWM整流器、逆变器、输出升压单元，以及数字模拟控制器、与数字模拟控制器输出端连接的PWM发生器；
[0008]数字模拟控制器的输入端分别连接输出升压单元的输入和输出端，用于采集实际电感电流、实际输出电压和实际输出电流；PWM发生器的输出端分别与逆变器的功率开关控制端连接；输入降压单元的输入端用于连接外部三相电源；输出升压单元的输出端用于连接外部负载；数字模拟控制器包括数字控制器与模拟控制器；
[0009]数字控制器包括依次连接的设定电压电路、第一正弦电路、第一减法器、PI调节器、限幅器、乘法器以及第二正弦电路；
[0010]设定电压电路用于连接输出设定电压；
[0011]第一减法器的另一输入端连接输出升压单元的输出端，用于将实际输出电压有效值与设定电压有效值做差；所述乘法器的另一输入端连接设定电压电路的输出端，用于将
设定电压与限幅器的输出相乘；
[0012]模拟控制器包括依次连接的第二减法器、电压环增益电路、加法器、第三减法器以及电感电流环增益电路；
[0013]第二减法器的一个输入端连接第二正弦电路的输出端，另一个输入端连接输出升压单元的实际电压输出端；第二减法器用于将第二正弦电路输出的实际给定电压与实际输出电压做差；
[0014]加法器的另一输入端连接输出升压单元的输出端，用于将实际输出电流与电压环增益电路的输出相加，作为电感电流给定；
[0015]第三减法器的另一输入端连接输出升压单元的输入端，用于将加法器输出的电感电流给定与实际电感电流做差；
[0016]电感电流环增益电路的输出端连接逆变器的功率开关控制端。
[0017]进一步地，所述逆变器的功率开关为IGBT。
[0018]同时，本专利技术还提供了一种上述中压连续高低压故障穿越装置的控制方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0019]1)将设定电压Uset正弦化，得到正弦化后的设定电压有效值Us
′
；测量输出升压单元的实际输出电压Uo，通过下式得到实际输出电压有效值Uo
′
[0020][0021]2)利用设定电压有效值Us
′
及步骤1)中的实际输出电压有效值Uo
′
，得到误差电压Uerr
′
[0022]Uerr
′
＝Us
′‑
Uo
′
；
[0023]3)将误差电压Uerr
′
送至PI调节器，并通过限幅器限制PI调节器输出的系数范围，得到限幅器的输出Uc；
[0024]4)利用限幅器的输出Uc与设定电压Uset，得到实际给定电压有效值Uc
′
[0025]Uc
′
＝Uc
′×
Uset；
[0026]5)通过下式将步骤4)中的实际给定电压有效值Uc
′
正弦化，得到实际给定电压Uref，并将实际给定电压Uref送入模拟控制器，完成中压连续高低压故障穿越装置的控制；其中实际给定电压Uref
[0027]Uref＝Uc
′×
sinωt
[0028]式中，ω为实际给定电压Uref的角频率，t为时间。
[0029]进一步地，步骤5)中，所述将实际给定电压Uref送入模拟控制器具体为：
[0030]5.1、利用步骤5)中获得的实际给定电压Uref、实际输出电压Uo与模拟控制器的电压环增益ku，得到电压环输出ULo
[0031]ULo＝ku
×
(Uref
‑
Uo)；
[0032]5.2、测量输出升压单元的输出电流Io，利用步骤5.1中的电压环输出ULo与电感电流Io，得到电感电流给定Iset
[0033]Iset＝ULo+Io；
[0034]5.3、测量输出升压单元的实际电感电流IL，利用步骤5.2中的电感电流给定Iset、实际电感电流IL与模拟控制器的电感电流环增益ki，得到模拟控制器的输出Lo
[0035]Lo＝ki
×
(Iset
‑
IL)
[0036]并将模拟控制器的输出Lo送入外部执行机构PWM发生装置，完成中压连续高低压故障穿越装置的控制。
[0037]进一步地，步骤3中，所述PI调节器输出的系数范围为0.8～1.2。
[0038]与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：
[0039](1)本专利技术中将设定电压Uset经过正弦化后，获得设定电压有效值Us
′
，将误差电压Uerr
′
再送入PI调节器，解决了由于有效值算法误差(设定电压有效值Us
′
、实际输出电压有效值Uo
′
)导致的控制过程的超调；将中压连续高低压故障穿越装置的有效值环输出(PI调节器的输出Uc)与给定(设定电压Uset)相加改为相乘，提高了低电压穿越期间的电压精度。对数字控制器经过上述优化后，数字控制器的连续高低压故障穿越超调由原来7％～9％降低到了3％，故障穿越期间稳态控制精度由3％提高到了1％。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中压连续高低压故障穿越装置，其特征在于：其特征在于：包括依次连接的输入降压单元、PWM整流器、逆变器、输出升压单元，以及数字模拟控制器、与数字模拟控制器输出端连接的PWM发生器；所述数字模拟控制器的输入端分别连接输出升压单元的输入和输出端，用于采集实际电感电流、实际输出电压和实际输出电流；所述PWM发生器的输出端分别与逆变器的功率开关控制端连接；所述输入降压单元的输入端用于连接外部三相电源；所述输出升压单元的输出端用于连接外部负载；所述数字模拟控制器包括数字控制器与模拟控制器；所述数字控制器包括依次连接的设定电压电路、第一正弦电路、第一减法器、PI调节器、限幅器、乘法器以及第二正弦电路；所述设定电压电路用于连接输出设定电压；所述第一减法器的另一输入端连接输出升压单元的输出端，用于将实际输出电压有效值与设定电压有效值做差；所述乘法器的另一输入端连接设定电压电路的输出端，用于将设定电压与限幅器的输出相乘；所述模拟控制器包括依次连接的第二减法器、电压环增益电路、加法器、第三减法器以及电感电流环增益电路；所述第二减法器的一个输入端连接第二正弦电路的输出端，另一个输入端连接输出升压单元的实际电压输出端；第二减法器用于将第二正弦电路输出的实际给定电压与实际输出电压做差；所述加法器的另一输入端连接输出升压单元的输出端，用于将实际输出电流与电压环增益电路的输出相加，作为电感电流给定；所述第三减法器的另一输入端连接输出升压单元的输入端，用于将加法器输出的电感电流给定与实际电感电流做差；所述电感电流环增益电路的输出端连接逆变器的功率开关控制端。2.根据权利要求1所述的一种中压连续高低压故障穿越装置，其特征在于：所述逆变器的功率开关为IGBT。3.一种权利要求1或2所述的中压连续高低压故障穿越装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将设定电压Uset正弦化，得到正弦化后的设定电压有效值Us
′
；测量输出升压单元的实际输出电压Uo，通过下式得到实际输出电压有效值Uo
′
2)利用设定电压有效值Us
′
及步骤1)中的实际...

【专利技术属性】
技术研发人员：武仲剑，赵岩，高昂，李春龙，詹成江，
申请(专利权)人：西安爱科赛博电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：