一种三相不平衡调节装置及其限流的方法转让专利
申请号 : CN201811233490.4
文献号 : CN109256789B
文献日 : 2021-07-02
发明人 : 蔡丛楠 , 黄焕强 , 姜林福 , 马楠 , 时亨通 , 吴艺 , 李喆 , 黄照贺 , 裴璐 , 吴钊铭 , 陈加豪 , 尹龙强 , 迟屹楠
申请人 : 深圳供电局有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种三相不平衡调节装置限流的方法,其特征在于,其在并接于电网侧和负载侧间三相四线制线路上的三相不平衡调节装置上实现,所述方法包括以下步骤:步骤S1、获取负载侧ABC三相电流xa、xb、xc及其对应同步的相位角θ,并基于旋转坐标将所获取到的负载侧ABC三相电流xa、xb、xc及其对应同步的相位角θ进行dq变换,计算出正序d+ + ‑ ‑
轴电流分量xd、正序q轴电流分量xq、负序d轴电流分量xd和负序q轴电流分量xq;
+ +
步骤S2、对所述计算出的正序d轴电流分量x d、正序q轴电流分量xq、负序d轴电流分量‑ ‑
xd和负序q轴电流分量xq进行变换处理后,得到三相虚拟电流xa1、xb1、xc1,并根据所得到的三相虚拟电流xa1、xb1、xc1,确定出动态限流判定值及稳态限流判定值;
步骤S3、将所述动态限流判定值与预设的第一阀值进行对比,以及将所述稳态限流判定值与预设的第二阀值进行对比,并根据对比结果,确定当前进入的限流模式;其中,所述限流模式包括动态限流模式和稳态限流模式;
其中,所述步骤S1具体包括:根据正负序同步旋转变换理论公式(1)和三角函数公式(2),将所获取到的负载侧ABC三相电流xa、xb、xc分别进行正序旋转变换与负序旋转变换,得到正序旋转坐标系下包含两+ +
倍电网频率脉动的正序分量xd1和负序分量xq1,以及负序旋转坐标系下包含两倍电网频率‑ ‑
脉动的正序分量xd1和负序分量xq1;其中,+ +
将所得到的正序旋转坐标系下包含两倍电网频率脉动的正序分量xd1和负序分量xq1,‑ ‑
以及负序旋转坐标系下包含两倍电网频率脉动的正序分量xd1和负序分量xq1,通过滤波器+ +
滤除脉动分量后,得到公式(3)中的正序d轴电流分量xd、正序q轴电流分量xq、负序d轴电‑ ‑
流分量xd和负序q轴电流分量xq;其中,其中,所述步骤S2具体为;
+ +
采用公式(4)和公式(5)对所述计算出的正序d轴电流分量xd、正序q轴电流分量xq、负‑ ‑
序d轴电流分量xd和负序q轴电流分量xq计算后,通过公式(6),计算得到三相虚拟电流xa1、xb1、xc1;其中,
计算所述三相虚拟电流xa1、xb1、xc1的瞬时值及有效值,并提取所述三相虚拟电流xa1、xb1、xc1中所计算出的最大瞬时值为动态限流判定值,以及提取所述三相虚拟电流xa1、xb1、xc1中所计算出的最大有效值为稳态限流判定值。
2.如权利要求1所述的三相不平衡调节装置限流的方法,其特征在于,所述步骤S3具体包括:
当所述动态限流判定值大于等于所述预设的第一阀值时,确定当前进入的限流模式为动态限流模式;
当所述稳态限流判定值大于等于所述预设的第二阀值,且所述动态限流判定值小于所述预设的第一阀值时,确定当前进入的限流模式为稳态限流模式。
3.一种三相不平衡调节装置,其特征在于,包括:dq变换单元,用于获取负载侧ABC三相电流xa、xb、xc及其对应同步的相位角θ,并基于旋转坐标将所获取到的负载侧ABC三相电流xa、xb、xc及其对应同步的相位角θ进行dq变换,计+ + ‑
算出正序d轴电流分量xd、正序q轴电流分量xq、负序d轴电流分量x d和负序q轴电流分量x‑
q;
+
三相虚拟电流变换单元,用于对所述计算出的正序d轴电流分量xd、正序q轴电流分量x+ ‑ ‑
q、负序d轴电流分量xd和负序q轴电流分量xq进行变换处理后,得到三相虚拟电流xa1、xb1、xc1,并根据所得到的三相虚拟电流xa1、xb1、xc1,确定出动态限流判定值及稳态限流判定值;
限流模式进入单元,用于将所述动态限流判定值与预设的第一阀值进行对比,以及将所述稳态限流判定值与预设的第二阀值进行对比,并根据对比结果,确定当前进入的限流模式;其中,所述限流模式包括动态限流模式和稳态限流模式;
其中,所述dq变换单元包括:旋转变换模块,用于根据正负序同步旋转变换理论公式(1)和三角函数公式(2),将所获取到的负载侧ABC三相电流xa、xb、xc分别进行正序旋转变换与负序旋转变换,得到正序旋+ +
转坐标系下包含两倍电网频率脉动的正序分量xd1和负序分量xq1,以及负序旋转坐标系下‑ ‑
包 含 两 倍电 网 频 率 脉 动 的 正 序 分 量 x d 1 和负 序 分 量 x q 1 ;其 中 ,+
过滤模块,用于将所得到的正序旋转坐标系下包含两倍电网频率脉动的正序分量xd1+ ‑
和负序分量xq1,以及负序旋转坐标系下包含两倍电网频率脉动的正序分量xd1和负序分量‑ +
xq1,通过滤波器滤除脉动分量后,得到公式(3)中的正序d轴电流分量xd、正序q轴电流分量+ ‑ ‑
xq、负序d轴电流分量xd和负序q轴电流分量xq;其中,其中,所述三相虚拟电流变换单元包括:三相虚拟电流计算模块,用于采用公式(4)和公式(5)对所述计算出的正序d轴电流分+ + ‑ ‑
量xd、正序q轴电流分量x q、负序d轴电流分量xd和负序q轴电流分量xq计算后,通过公式(6),计算得到三相虚拟电流xa1、xb1、xc1;其中,判定值提取模块,用于计算所述三相虚拟电流xa1、xb1、xc1的瞬时值及有效值,并提取所述三相虚拟电流xa1、xb1、xc1中所计算出的最大瞬时值为动态限流判定值,以及提取所述三相虚拟电流xa1、xb1、xc1中所计算出的最大有效值为稳态限流判定值。
4.如权利要求3所述的三相不平衡调节装置,其特征在于,所述限流模式进入单元包括:
第一限流模式进入模块,用于当所述动态限流判定值大于等于所述预设的第一阀值时,确定当前进入的限流模式为动态限流模式;
第二限流模式进入模块,用于当所述稳态限流判定值大于等于所述预设的第二阀值,且所述动态限流判定值小于所述预设的第一阀值时,确定当前进入的限流模式为稳态限流模式。
说明书 :
一种三相不平衡调节装置及其限流的方法
技术领域
背景技术
系统三相负载的长期性不平衡,不仅增加了线路及变压器的损耗,还会降低变压器的出力
甚至会影响变压器的安全运行,最终会造成三相电压的不平衡。随着电力电子行业的发展,
基于电力电子技术的三相不平衡调节装置可以解决由于负载不平衡带来的三相不平衡。
其上的环路控制电网侧ABC三相电感电流(输出电流),使得输出的三相电感电流分离出的
各个负序和零序分量,对应与负载侧的ABC三相负载电流分离出的各个负序和零序分量,大
小相等,方向相反。
个开关管Sb1‑Sb4,C相对应四个开关管Sc1‑Sc4),且上述十二个开关管的开通和关断,均通
过DSP芯片控制产生的SPWM波来驱动实现控制产生相应的三相电感电流,达到补偿负载侧
电流不平衡和无功的目的;其次,设计三组LCL滤波器来分别实现ABC三相的滤波功能,具体
包括六个交流滤波电感L1‑L6、三个交流滤波电容C11‑C13;最后,设计正负直流母线电容组
C1和C2,并采用一个环路作为正负母线差调节环路来控制电容C1和电容C2上的电压均衡,
设计三个霍尔传感器H1,H2和H3分别采集三相不平衡调节装置上的ABC三相的电感电流作
为提取控制环路的反馈量,以及设计三个CT传感器CT1、CT2和CT3分别采集负载侧ABC三相
电流作为提取控制环路的给定量。该三相不平衡调节装置就是在负载侧ABC三相电流Ia′,
Ib′,Ic′有效值不相等,且N相电流In′远大于0时,对电网侧进行补偿,使得补偿后的电网侧
ABC三相电流Ia,Ib,Ic电流均衡。例如,负载侧ABC三相电流有效值分别为50A、100A、150A,
加入该三相不平衡调节调节装置后,该三相不平衡调节调节装置分别对应电网侧ABC三相
发出电流50A、0A、‑50A进行补偿,使得补偿后的电网侧ABC三相电流有效值分别为100A,
100A,100A。
主要原因在于,现有的三相不平衡调节装置无法兼顾动态和稳态三相不平衡电流调节,所
输出的补偿电流和预期的理想数值相比,容易出现过大或者过小。若过大(即没有限制住),
则会导致配网其它设备的损坏;若过小(即过度限制),则导致功率和资源浪费。
发明内容
率和资源浪费的情况出现。
方法包括以下步骤:
+ + ‑ ‑
正序d轴电流分量xd、正序q轴电流分量xq、负序d轴电流分量xd和负序q轴电流分量xq;
分量xd和负序q轴电流分量xq进行变换处理后,得到三相虚拟电流xa1、xb1、xc1,并根据所得
到的三相虚拟电流xa1、xb1、xc1,确定出动态限流判定值及稳态限流判定值;
所述限流模式包括动态限流模式和稳态限流模式。
+ +
两倍电网频率脉动的正序分量xd1和负序分量xq1,以及负序旋转坐标系下包含两倍电网频
‑ ‑1
率脉动的正序分量xd1和负序分量xq;其中,
分量xq1,以及负序旋转坐标系下包含两倍电网频率脉动的正序分量xd1和负序分量xq1,通
+ +
过滤波器滤除脉动分量后,得到公式(3)中的正序d轴电流分量xd、正序q轴电流分量xq、负
‑ ‑
序d轴电流分量xd和负序q轴电流分量xq;其中,
q、负序d轴电流分量xd和负序q轴电流分量xq计算后,通过公式(6),计算得到三相虚拟电
流xa1、xb1、xc1;其中,
xb1、xc1中所计算出的最大有效值为稳态限流判定值。
+ + ‑
换,计算出正序d轴电流分量xd、正序q轴电流分量xq、负序d轴电流分量xd和负序q轴电流
‑
分量xq;
分量x q、负序d轴电流分量x d和负序q轴电流分量xq进行变换处理后,得到三相虚拟电流
xa1、xb1、xc1,并根据所得到的三相虚拟电流xa1、xb1、xc1,确定出动态限流判定值及稳态限流
判定值;
限流模式;其中,所述限流模式包括动态限流模式和稳态限流模式。
+ +
序旋转坐标系下包含两倍电网频率脉动的正序分量xd1和负序分量xq1,以及负序旋转坐标
‑
系下包含两倍电网频率脉动的正序分量xd1
分量xd1和负序分量xq1,以及负序旋转坐标系下包含两倍电网频率脉动的正序分量xd1和
‑ +
负序分量xq1,通过滤波器滤除脉动分量后,得到公式(3)中的正序d轴电流分量xd、正序q轴
+ ‑
电流分量xq、负序d轴电流分量xd和负序q
流分量xd、正序q轴电流分量xq、负序d轴电流分量xd和负序q轴电流分量xq计算后,通过公
式(6),计算得到三相虚拟电流xa1、xb1、xc1;其中,
述三相虚拟电流xa1、xb1、xc1中所计算出的最大有效值为稳态限流判定值。
限流模式。
三相虚拟电流提取瞬时最大值和有效值最大值分别与对应的第一阀值和第二阀值进行对
比,实现动态限流模式和稳态限流模式之间的切换,从而能够同时兼顾动态和稳态三相不
平衡电流调节,避免造成其它设备的损坏以及功率和资源浪费的情况出现。
附图说明
发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,根据
这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
具体实施方式
现,所述方法包括以下步骤:
+ + ‑ ‑
正序d轴电流分量xd、正序q轴电流分量xq、负序d轴电流分量xd和负序q轴电流分量xq;
得到限流量,因此需要进行dq变换成虚拟电流的方法来实现限流。
换,得到正序旋转坐标系下包含两倍电网频率脉动的正序分量x d1和负序分量xq1,以及负
‑ ‑
序旋转坐标系下包含两倍电网频率脉动的正序分量xd1和负序分量xq1;
和负序分量xq1,以及负序旋转坐标系下包含两倍电网频率脉动的正序分量xd1和负序分量
‑
xq1,通过滤波器滤除脉动分量后,利用公式(3):
电流分量xq。
分量xd和负序q轴电流分量xq进行变换处理后,得到三相虚拟电流xa1、xb1、xc1,并根据所得
到的三相虚拟电流xa1、xb1、xc1,确定出动态限流判定值及稳态限流判定值;
量xd和负序q轴电流分量xq采用公式(4)计算:
时值,以及确定出稳态限流判定值RmsMax为三相虚拟电流xa1、xb1、xc1中所计算的最大有效
值。应当说明的是,三相不平衡调节装置的补充电流以及电网侧和负载侧电流均为正弦交
流电,因此有效值的计算等于峰值除以根号2。
所述限流模式包括动态限流模式和稳态限流模式。
且动态限流判定值InstMax小于预设的第一阀值F1时,确定当前进入的限流模式为稳态限
流模式。
idref‑、iqref+、iqref‑),能够可以根据公式(7),推导出限流后给定量为Ilim;
流系数k1不为1,而稳态限流条件不满足,稳态限流系数k2为1,稳态限流不作用。
限流系数k2不为1,而动态限流系数k1=1,则退出动态限流模式,并进入稳态限流模式。
流系数k2=1,且动态限流系数k1=1,则退出限流模式。
+ + ‑
变换,计算出正序d轴电流分量x d、正序q轴电流分量xq、负序d轴电流分量xd和负序q轴电
‑
流分量xq;
流分量xq、负序d轴电流分量xd和负序q轴电流分量xq进行变换处理后,得到三相虚拟电流
xa1、xb1、xc1,并根据所得到的三相虚拟电流xa1、xb1、xc1,确定出动态限流判定值及稳态限流
判定值;
的限流模式;其中,所述限流模式包括动态限流模式和稳态限流模式。
+ +
到正序旋转坐标系下包含两倍电网频率脉动的正序分量xd1和负序分量xq1,以及负序旋转
‑ ‑
坐标系下包含两倍电网频率脉动的正序分量x d1和负序分量x q1;其中,
正序分量x d1和负序分量x q1,以及负序旋转坐标系下包含两倍电网频率脉动的正序分量
‑ ‑ +
xd1和负序分量xq1,通过滤波器滤除脉动分量后,得到公式(3)中的正序d轴电流分量xd、正
+ ‑
序q轴电流分量xq、负序d轴电流分量xd和负
‑
轴电流分量xd、正序q轴电流分量xq、负序d轴电流分量xd和负序q轴电流分量xq计算后,通
过公式(6),计算得到三相虚拟电流xa1、xb1、xc1;其中,
取所述三相虚拟电流xa1、xb1、xc1中所计算出的最大有效值为稳态限流判定值。
稳态限流模式。
三相虚拟电流提取瞬时最大值和有效值最大值分别与对应的第一阀值和第二阀值进行对
比,实现动态限流模式和稳态限流模式之间的切换,从而能够同时兼顾动态和稳态三相不
平衡电流调节,避免造成其它设备的损坏以及功率和资源浪费的情况出现。
具体名称也只是为了便于相互区分,并不用于限制本发明的保护范围。
所述的存储介质,如ROM/RAM、磁盘、光盘等。