用于有源电压调节的通量控制系统技术方案

一种用于三相有源电压调节器的通量控制系统（１０），所述三相有源电压调节器利用注入变压器来向市电电源施加计算的补偿电压。通量控制系统（１０）被布置成修正将要施加到注入变压器的初级端子的补偿电压（Ｖａ、Ｖｂ），以避免注入变压器的磁饱和。通量控制系统（１０）包括：磁通量模型模块（２４），被布置成计算注入变压器的（一个或多个）芯通量级；通量偏移模块（３２），被布置成对补偿电压施加第一修正，以逐渐减小注入变压器中的任何通量偏移；以及峰值通量模块（３８），被布置成对补偿电压施加第二修正，以防止（一个或多个）芯通量级移出预置的范围。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及三相市电电源的有源电压调节。
技术介绍
对于依赖于工厂和办公自动化的电子设备的商业和工业用户来说，公用事业电源电压、市电电源电压中的扰动是主要问题。电压骤降(sag) 已被认为是最常发生的扰动之一。足够大幅度的市电电压骤降会导致电 力或电子设备故障或停机，这样的代价非常大，尤其在连续处理应用中。 对此问题的一种公知解决方案是安装现场有源电压调节单元，其被布置 成才企测电源中的电压扰动或骤降，并将校正电压注入到电源中以补偿并 确保可靠性。图1中示出了一种典型的有源电压调节器配置。有源电压调节器l 连接到分配三相市电电源5的本地配电变压器3的输出。有源电压调节 器l包括三相电压源逆变器7、旁路电路9以及串联连接在来自配电变 压器3的输入市电电源和负载4之间的注入变压器8。有源电压调节器 的控制系统监控输入电源电压，并且当输入市电电压偏离额定的电压电 平时，有源电压调节器的控制系统利用逆变器7和串联的注入变压器8 插入适当的补偿电压，从而将负载电压4调整为额定值，因而消除影响 负载的来自市电电源的电压扰动。用于补偿电压的能量源自直接或者经 由变压器或自耦变压器连接到输入电源的三相整流器，该三相整流器能 够根据需要从逆变器7供给或移去功率。整流器以这样的方式控制功率 从配电变压器3流入输入电源和从其流出，使得保持逆变器7以恒值输 入直流(DC)总线电源。这样，系统自动运作，以提供能量平衡，当需 要时从输入电源抽取额外的功率或者如果电压校正导致过量再生能量 则将其供回到输入电源。控制系统通常采用基于数字信号处理器(DSP)微处理器的系统， 其被布置成计算与完美平衡且调整后的三相电源的任何向量电压差，然 后用这些差来计算并生成适当的脉宽调制(PWM)波形，以控制逆变器 7经由串联的注入变压器8在各个阶段(phase)插入相位和幅度二者均适当的补偿电压。具体地，DSP通常被布置成对输入市电电源采样并计 算将通过注入变压器8施加的校正或补偿电压，以将输出恢复到调整后 的、平衡的三相正弦电源，或者在系统的校正能力之内尽可能地接近调 整后的、平^f的三相正弦电源。通常，实时测量市电电源的三相电压， 然后将其转换成静态参考坐标系，这里它们被表示成a( alpha )和J3( beta) 项。这是本领域公知的标准向量控制原理的应用。然后，DSP计算将公 用事业电源带回设定的额定电平所必需的a电压补偿项Va和卩电压补 偿项Vb。接着，DSP利用Va和Vb产生PWM波形，该PWM波形用 于控制逆变器7产生适当的(一个或多个)补偿电压并将其施加到注入 变压器8的初级端子。在US专利5,319,534、 5,610,501和6,327,162中提出和描述了多种 相似的有源电压调节配置，其通过引用结合于此。所有这些配置也采用 将电源电压调整至负载的的逆变器反馈注入变压器拓朴。在这样的有源电压调节器的操作期间，当注入变压器的初级电压发 生台阶式改变或突变时，变压器芯通量与所施加的电压成比例地调整， 并且也存在正常的通量偏移。随后的电压变化将增加或减去这个通量偏 移，这会使得峰值芯通量级(flux level)更大或更小，取决于电压相位 和幅度的改变。因而存在芯磁饱和的风险，芯磁饱和产生非常高的逆变 器电流并可能丧失对系统的控制。这个问题降低了有源电压调节器的可 靠性和效率。在本说明书中，参考了专利说明书、其他额外文件或者其他信息源， 这总体是为了给论述本专利技术的特征提供背景。除非另外具体指出，否则 对这些额外文件的参考不应被解释为承认这样的文件或这样的信息源 以任何司法权的形式成为现有技术或构成本领域公知常识的 一 部分。本专利技术的目的是提供一种用于降低有源电压调节器的注入变压器 中的芯磁饱和的风险的通量控制系统，或者至少为公众提供一种有用的 选择。
技术实现思路
在第一方面，本专利技术主要包括一种用于三相有源电压调节器的通量 控制系统，该三相有源电压调节器利用注入变压器来向市电电源施加计 算的(一个或多个)补偿电压，对每个相位施加一个计算的补偿电压，所述通量控制系统;故布置成修正将要施加到注入变压器的初级端子的 (一个或多个)补偿电压，以避免注入变压器的磁饱和，所述通量控制 系统包括一个或多个磁通量模型模块，被布置成基于(一个或多个)补偿电 压和注入变压器特有的固有时间常数项来计算注入变压器的(一个或多 个)芯通量级；一个或多个通量偏移模块，被布置成基于由所述一个或多个通量模 型模块计算的(一个或多个)芯通量级和非固有时间常数项来对(一个或多个)补偿电压施加第一修正，所述非固有时间常数项被计算以逐渐 减小注入变压器中的任何(一个或多个)通量偏移；以及一个或多个峰值通量模块，被布置成对(一个或多个)补偿电压施 加第二修正，以防止(一个或多个)芯通量级移出预置的范围。优选地，所述磁通量模型模块或每个磁通量模型模块包括积分器， 该积分器被布置成对(一个或多个)补偿电压积分并输出(一个或多个) 芯通量级，所述(一个或多个)芯通量级经由负反馈回路反馈到所述积 分器的输入，所述负反馈回路包括放大器，该放大器被布置成根据固有 的时间常数项放大(一个或多个)芯通量级。优选地，所述通量偏移模块或每个通量偏移模块被布置成经由负反 馈回路将所计算的(一个或多个)芯通量级反馈到(一个或多个)补偿电压中，该负反馈回路包括放大器，该放大器被布置成根据非固有时间 常数项放大(一个或多个)芯通量级。优选地，所述峰值通量模块或每个峰值通量模块包括死区修正器(modifier)和放大器，所述死区修正器被布置成如果所计算的(一 个或多个)芯通量级处于在0和预置的正通量阈值之间限定的范围内， 则产生基本为零的限制器(limiter)项，或者可替换地产生非零限制器 项，该非零限制器项的幅度取决于所计算的(一个或多个)芯通量级在 所述范围之外的量；所述放大器被布置成根据预置标量放大限制器项 并输出放大器限制器项，所述峰值通量模块被布置成经由负反馈回路将(一个或多个)芯通量级反馈到(一个或多个)补偿电压中，该负反馈 回路包括乘法器，该乘法器被布置成将(一个或多个)芯通量级乘以放 大的限制器项。在一种形式中，在静态参考坐标系中共同表示三相补偿电压和(一个或多个)通量级。优选地，对于三线三相系统，补偿电压和(一个或多个)通量级在静态参考坐标系中以笛卡尔坐标表示为a和卩项，或者可替换地表示为极坐标。在可替换形式中，可以用旋转参考坐标系来描述电压补偿和通量级项(DQ表示)。在另一个可替换形式中，可以使用相量(phase quantities)或其他非正交轴在时域中单独地表示三相补 偿电压和(一个或多个)通量级。在第二方面，本专利技术主要包括一种方法，该方法控制注入变压器的 (一个或多个)芯通量级以避免三相有源电压调节器中的磁饱和，所述 三相有源电压调节器利用注入变压器来向市电电源施加计算的(一个或 多个)补偿电压，对每个相位施加一个计算的补偿电压，所述方法包括 以下步骤接收(一个或多个)补偿电压基于(一个或多个)补偿电压和注入变压器特有的固有时间常数项 来计算注入变压器的(一个或多个)芯通量级；基于所计算的( 一 个或多个)芯通量级和非固有时间常数项来对(一个或多个)补偿电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于三相有源电压调节器的通量控制系统，所述三相有源电压调节器利用注入变压器来向市电电源施加计算的（一个或多个）补偿电压，对每个相位施加一个计算的补偿电压，所述通量控制系统被布置成修正将要施加到注入变压器的初级端子的（一个或多个）补偿电压，以避免注入变压器的磁饱和，所述通量控制系统包括：　一个或多个磁通量模型模块，被布置成基于（一个或多个）补偿电压和注入变压器特有的固有时间常数项来计算注入变压器的（一个或多个）芯通量级；　一个或多个通量偏移模块，被布置成基于由所 述一个或多个通量模型模块计算的（一个或多个）芯通量级和非固有时间常数项来对（一个或多个）补偿电压施加第一修正，所述非固有时间常数项被计算以逐渐减小注入变压器中的任何（一个或多个）通量偏移；以及　一个或多个峰值通量模块，被布置成对（一个 或多个）补偿电压施加第二修正，以防止（一个或多个）芯通量级移出预置的范围。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：SJ沃尔顿，
申请(专利权)人：ABB有限公司，
类型：发明
国别省市：NZ[]