專利名稱：Svg(tsc)動態(tài)無功補償智能控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種SVG(TSC)動態(tài)無功補償智能控制方法。
背景技術(shù)：
在電力系統(tǒng)中，為減少配電網(wǎng)向符合提供大量無功電流而造成功率損耗，在各受電點(如低壓變壓器和大型用電設(shè)備安裝處)均需配置相應(yīng)電壓等級的無功補償裝置，功率因數(shù)較低的工礦、企業(yè)、居民區(qū)是必須安裝無功補償裝置的，大型異步電機、變壓器、電焊機、壓力機等設(shè)備也常常需要安裝無功補償裝置，以提高電網(wǎng)輸電能力和電能利用率，改善用電狀況，節(jié)約能源。目前,在基于SVG (Static Var Generator,靜止無功發(fā)生器)的動態(tài)無功補償控制系統(tǒng)方案設(shè)計中，常常存在下列現(xiàn)象為了充分利用SVG的感性容量調(diào)節(jié)范圍，常常采用固定并聯(lián)電容器補償，SVG裝置一旦故障，存在裝置向電網(wǎng)系統(tǒng)倒送無功現(xiàn)象，會受到電力系統(tǒng)罰款。所以，常常采用SVG裝置與分組投切電容器相結(jié)合的補償方案，但是這種SVG裝置與分組投切電容器相結(jié)合的方式存在下面兩個問題。I)對于采用兩個不同主控制單元(MCU)分別控制SVG和分組投切的方案，存在兩裝置之間無法協(xié)調(diào)一致，不能正確補償，控制效果不理想，甚至導致電網(wǎng)系統(tǒng)不穩(wěn)定；2)對于采用一套主控制單元(MCU)同時控制SVG和晶閘管分組投切電容器(TSC)的方案，即SVG+TSC方案，一般采用TSC策略為主，SVG策略作為輔的思路；由于受到TSC響應(yīng)速度(> 100ms)的限制，導致整體動態(tài)性能較差，不能抑制電壓波動和閃變。因此，需要采用一種利用SVG動態(tài)響應(yīng)快(< Ims)，充分發(fā)揮其感性調(diào)節(jié)范圍，且能實現(xiàn)無功動態(tài)、連續(xù)調(diào)節(jié)的SVG(TSC)智能控制策略或方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述已有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種SVG(TSC)動態(tài)無功補償智能控制方法，以提高無功補償?shù)捻憫?yīng)速度、實現(xiàn)無功動態(tài)、連續(xù)調(diào)節(jié)。本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案。SVG(TSC)動態(tài)無功補償智能控制方法，其特點是，采用一個主控制單元控制SVG和TSC ;由主控制單元集中采樣、計算和控制，自動調(diào)節(jié)采用SVG的無功補償方式和采用TSC的無功補償方式；優(yōu)先啟動SVG的無功補償方式，當SVG故障時采用TSC的無功補償方式；當系統(tǒng)無功需求瞬間動態(tài)變化時，首先SVG在預定的響應(yīng)速度內(nèi)啟動PWM控制程序，輸出補償電流，快速、動態(tài)調(diào)節(jié)無功變化量；當電力系統(tǒng)負荷大范圍變化并超出SVG的容量時，再啟動TSC分組投切功能，補償系統(tǒng)無功需求。本發(fā)明的SVG(TSC)動態(tài)無功補償智能控制方法的特點也在于I)實時檢測系統(tǒng)的無功需求I Qn(t) I，當I Qn(t) I < AQ,即系統(tǒng)需求小于正常波動量、AQ(—般AQ/0)時，系統(tǒng)維持前時刻(t_l)的無功輸出容量，保持不變，返回主程序開始節(jié)點，并繼續(xù)檢測負荷無功；
2)當|Qn(t)| > A Q時，即系統(tǒng)需求大于正常波動量A Q，，進入無功控制主程序，執(zhí)行下一步；3)計算SVG應(yīng)調(diào)制的無功需求Qsvg_on(t)+Qn(t)；判斷Qsvg—onw+QnwQsvg—maxl，即是否超出 SVG 最大調(diào)制范圍；當 Qsvg_on(t)+Qn(t) < Qsvg_maxl 時，進入第 4 步；當 Qsvg_on(t)+Qn(t)/Qsvg_maxl 時，進入第 5 步；4)判斷SVG的功率單元是否正常如正常，則優(yōu)先啟動SVG的脈寬調(diào)制(PWM);如PWM模塊異常，則進入分組投切策略；執(zhí)行完畢，返回主程序開始點；5)判斷SVG的功率單元是否正常SVG功率單元如正常，則優(yōu)先啟動PWM，保持SVG輸出為QsvgjiaxlJAR PWM;然后，再啟動分組投切，執(zhí)行分組投切策略；svg功率單元如不正常，則啟動分組投切，執(zhí)行分組投切策略.6)上述第5條執(zhí)行完畢，返回主程序開始節(jié)點。 其中Qm(t)為t時刻檢測到的系統(tǒng)無功需求；Qsvg QN(t)為t時刻SVG的實際輸出容量;Qsvg QN(t+1)為t+1時刻SVG的應(yīng)該輸出需求；Qsvg maxl為SVG允許輸出的上限；Q支路為分組投切支路容量。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在采用唯一的主控制單元(MCU)，集中采樣、計算和控制，自動、合理調(diào)節(jié)SVG(PWM)和分組投切，正確實現(xiàn)協(xié)調(diào)控制、優(yōu)先控制和容量分配；采用DSP作為唯一的采樣和控制芯片，利用FPGA作為數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)、SVG脈寬調(diào)制(PWM)和分組投切脈沖的執(zhí)行元件。SVG主控制單元(MCU)支持TSC分組投切策略，當SVG功率單元故障時，仍然可以實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)和補償。為了充分利用SVG的感性調(diào)節(jié)范圍，采用過零檢測晶閘管開關(guān)作為執(zhí)行開關(guān)，避免了投切振蕩和電壓差引起的沖擊，分組投切電容器并聯(lián)補償支路，將整個裝置輸出范圍自動調(diào)節(jié)在
之間，擴大了 SVG裝置的調(diào)節(jié)范圍，解決了因SVG故障后，固定電容器補償帶來的倒送無功問題。SVG主控制單元(MCU)對于持SVG和TSC控制策略優(yōu)先啟動SVG策略，再根據(jù)條件執(zhí)行分組投切策略；當系統(tǒng)無功需求瞬間動態(tài)變化時，首先SVG在預定的響應(yīng)速度(IOms)內(nèi)啟動PWM控制程序，輸出補償電流，快速、動態(tài)調(diào)節(jié)無功變化量，抑制了電網(wǎng)系統(tǒng)電壓波動和閃變，改善了電能質(zhì)量；當電力系統(tǒng)負荷大范圍變化時(超出SVG的容量)，再啟動分組投切功能，補償系統(tǒng)無功需求。本發(fā)明的SVG(TSC)動態(tài)無功補償智能控制方法，可充分、優(yōu)先發(fā)揮SVG調(diào)節(jié)范圍寬、動態(tài)響應(yīng)速度快、電壓波動和閃變抑制能力強的特點，具有可提高無功補償?shù)捻憫?yīng)速度、實現(xiàn)無功動態(tài)、連續(xù)調(diào)節(jié)等優(yōu)點。


圖I為本發(fā)明的SVG(TSC)動態(tài)無功補償智能控制方法的控制原理圖。圖2為本發(fā)明的SVG(TSC)動態(tài)無功補償智能控制方法的流程圖。圖3為本發(fā)明的SVG (TSC)動態(tài)無功補償智能控制方法的系統(tǒng)應(yīng)用圖。以下通過具體實施方式
，并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
具體實施方式
SVG(TSC)動態(tài)無功補償智能控制方法，采用一個主控制單元控制SVG和TSC ;由主控制單元集中采樣、計算和控制，自動調(diào)節(jié)采用SVG的無功補償方式和采用TSC的無功補償方式；優(yōu)先啟動SVG的無功補償方式，當SVG故障時采用TSC的無功補償方式。當系統(tǒng)無功需求瞬間動態(tài)變化時，首先SVG在預定的響應(yīng)速度內(nèi)啟動PWM控制程序，輸出補償電流，快速、動態(tài)調(diào)節(jié)無功變化量；當電力系統(tǒng)負荷大范圍變化并超出SVG的容量時，再啟動TSC分組投切功能，補償系統(tǒng)無功需求。該方法或策略的基本思路是，當系統(tǒng)無功負荷瞬態(tài)變化時，首先啟動SVG的PWM調(diào)制無功輸出，在SVG滿發(fā)或功率單元故障時，再啟動TSC的分組投切策略。如圖I所示，由FPGA芯片(EP1C12Q240)控制ADC芯片(AD7656)，定時采集三相系統(tǒng)電壓Ua、Ub、Uc，系統(tǒng)電流la、lb、Ic,以及SVG輸出電流Ila、lib、Ilc，并把這些數(shù)據(jù)存儲在FPGA存儲單元當中；DSP芯片(TMS320F28335)通過總線和FPGA芯片(EP1C12Q240)相連，定時讀取 FGPA中存儲的系統(tǒng)電壓、系統(tǒng)電流以及SVG輸出電流等相關(guān)數(shù)據(jù)；DSP芯片根據(jù)系統(tǒng)電流、系統(tǒng)電壓以及SVG輸出電流，計算瞬時無功；DSP將PWM調(diào)制信號輸出到FPGA芯片，DSP還控制分組投策略，且輸出開關(guān)量至FPGA芯片；FPGA芯片對屬于SVG的PWM信號進行協(xié)調(diào)、保護，把PWM信號輸出至功率單元，實現(xiàn)無功電流調(diào)節(jié)；FPGA芯片把分組投切輸出的開關(guān)量輸出至I/O輸出板，從而控制TSC分組支路。如圖2所示，本發(fā)明的無功補償智能控制方法分為以下6個步驟I)實時檢測系統(tǒng)的無功需求I Qn(t) I，當I Qn(t) I < AQ,即系統(tǒng)需求小于正常波動量AQ(—般AQ/0)時，系統(tǒng)維持前時刻(t_l)的無功輸出容量，保持不變，返回主程序開始節(jié)點，并繼續(xù)檢測負荷無功；2)當|Qn(t)| > A Q時，即系統(tǒng)需求大于正常波動量A Q，，進入無功控制主程序，執(zhí)行下一步；3)計算SVG應(yīng)調(diào)制的無功需求Qsvg_on(t)+Qn(t)；判斷Qsvg_on(t)+Qn(t)Qsvg_maxl 即是否超出 SVG 最大調(diào)制范圍。當 Qsvg_on(t)+Qn(t) < Qsvg_maxl 時，進入第 4 步；當 Qsvg_on(t)+Qn(t)/Qsvg_maxl 時，進入第 5 步。4)判斷SVG的功率單元是否正常？如正常，則優(yōu)先啟動SVG的脈寬調(diào)制(PWM);如PWM模塊異常，則進入分組投切策略。執(zhí)行完畢，返回主程序開始點。5)判斷SVG的功率單元是否正常？SVG功率單元如正常，則優(yōu)先啟動PWM，保持SVG輸出為Qsvg maxl，執(zhí)行PWM ;然后，再啟動分組投切，執(zhí)行分組投切策略.SVG功率單元如不正常，則啟動分組投切，執(zhí)行分組投切策略.6)上述第5條執(zhí)行完畢，返回主程序開始節(jié)點。其中Qon(t)為t時刻檢測到的系統(tǒng)無功需求；Qsvg 0m)為t時刻SVG的實際輸出容量；Qsvg QN(t+1)為t+1時刻SVG的應(yīng)該輸出需求；Qsvgjiaxl為SVG允許輸出的上限；
為分組投切支路容量。如圖3所示，整個控制系統(tǒng)采用唯一主控制單元(MCU)，MCU同時采集電力系統(tǒng)電壓ul、電流il和SVG輸出電流icl、TSC輸出電流ic2，通過系統(tǒng)ul、il計算、監(jiān)測系統(tǒng)無功電流需求，利用實時監(jiān)測的SVG電流icl和TSC電流ic2，及時反饋給控制系統(tǒng)作為智能決策依據(jù)，整個控制系統(tǒng)形成了一套實時的、穩(wěn)定的閉環(huán)控制系統(tǒng)。本發(fā)明提出了常規(guī)無功補償產(chǎn)品無法解決的無功負荷動態(tài)變化快、范圍大，電壓穩(wěn)定性差、波動和閃變嚴重的無功控制策略或方法，并且提出了工程化或產(chǎn)品化實現(xiàn)方案。本方案充分利用SVG的PWM響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)性能好、調(diào)節(jié)范圍寬的特點，結(jié)合T SC過零投切、分組補償?shù)奶攸c，提出了以SVG的PWM調(diào)制為主，TSC分組補償為輔的思路，即在系統(tǒng)負荷變化時，優(yōu)先啟動PWM控制策略，動態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)瞬態(tài)波動負荷，穩(wěn)定系統(tǒng)電壓；再SVG功率單元故障或滿發(fā)的情況下再啟動TSC策略，充分利用了 SVG的感性調(diào)節(jié)范圍，保證了不向系統(tǒng)倒送無功。
權(quán)利要求
1.SVG(TSC)動態(tài)無功補償智能控制方法，其特征是，采用一個主控制單元控制SVG和TSC ;由主控制單元集中采樣、計算和控制，自動調(diào)節(jié)采用SVG的無功補償方式和采用TSC的無功補償方式；優(yōu)先啟動SVG的無功補償方式，當SVG故障時采用TSC的無功補償方式。當電力系統(tǒng)無功需求瞬間動態(tài)變化時，首先SVG在預定的響應(yīng)速度內(nèi)啟動PWM控制程序，輸出補償電流，快速、動態(tài)調(diào)節(jié)無功變化量；當電力系統(tǒng)負荷大范圍變化并超出SVG的容量時，再啟動TSC分組投切功能，補償系統(tǒng)無功需求。
2.根據(jù)權(quán)利要求2所述的SVG(TSC)動態(tài)無功補償智能控制方法，包括如下步驟 1)實時檢測系統(tǒng)的無功需求|Qn(t)l，當|Qn(t)l< AQ,即系統(tǒng)需求小于正常波動量AQ(—般AQ/0)時，系統(tǒng)維持前時刻(t-1)的無功輸出容量，保持不變，返回主程序開始節(jié)點，并繼續(xù)檢測負荷無功； 2)當|Qn(t)|> A Q時，即系統(tǒng)需求大于正常波動量A Q，，進入無功控制主程序，執(zhí)行下一步；·是否超出SVG最大調(diào)制范圍；當Qsvg_on(t)+Qn(t) < Qsvg_maxl時，進入第4步；當Qsvg_on(t) +Qn(t)/Qsvg_maxI 時，進入第 5 步。
4)判斷SVG的功率單元是否正常如正常，則優(yōu)先啟動SVG的脈寬調(diào)制(PWM);如PWM模塊異常，則進入分組投切策略；執(zhí)行完畢，返回主程序開始點； 5)判斷SVG的功率單元是否正常SVG功率單元如正常，則優(yōu)先啟動PWM，保持SVG輸出為Qsvgjiaxl，執(zhí)行PWM ;然后，再啟動分組投切，執(zhí)行分組投切策略；SVG功率單元如不正常，則啟動分組投切，執(zhí)行分組投切策略； 6)上述第5條執(zhí)行完畢，返回主程序開始節(jié)點。
其中=Qtmw為t時刻檢測到的系統(tǒng)無功需求；Qsvg—w(t)為t時刻SVG的實際輸出容量； Qsvg_0N(t+D為t+1時刻SVG的應(yīng)該輸出需求；Qsvg maxl為SVG允許輸出的上限；Q支路為分組投切支路容量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種SVG(TSC)動態(tài)無功補償智能控制方法，采用一個主控制單元控制SVG和TSC；由主控制單元集中采樣、計算和控制，自動調(diào)節(jié)采用SVG的無功補償方式和采用TSC的無功補償方式；優(yōu)先啟動SVG的無功補償方式，當SVG故障時采用TSC的無功補償方式。當系統(tǒng)無功需求瞬間動態(tài)變化時，首先SVG在預定的響應(yīng)速度內(nèi)啟動PWM控制程序，輸出補償電流，快速、動態(tài)調(diào)節(jié)無功變化量；當電力系統(tǒng)負荷大范圍變化并超出SVG的容量時，再啟動TSC分組投切功能，補償系統(tǒng)無功需求。本發(fā)明的SVG(TSC)動態(tài)無功補償智能控制方法，具有可提高無功補償?shù)捻憫?yīng)速度、實現(xiàn)無功動態(tài)、連續(xù)調(diào)節(jié)等優(yōu)點。
文檔編號H02J3/18GK102684203SQ20121012471
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者彭明鴻 申請人:安徽華祝電氣技術(shù)有限公司