[发明专利]多倍频调制可控变压器的动态潮流控制装置及其控制方法

权利要求书

1.一种基于多倍频调制的可控变压器的动态潮流控制装置，其特征在于该装置包括可控变压器(1)、功率单元(2)、测量与控制模块(3)、旁路开关(4)、输入电压互感器(5)、输出电压互感器(6)和输出电流互感器(7)构成：

所述的可控变压器(1)的副边包含主接头(12)、正分接头(13)和负分接头(11)；

所述的功率单元(2)由第一组功率管(S₁)、第二组功率管(S₂)、滤波电感(L_f)、第一滤波电容(C_f)和第二滤波电容(C_f2)组成，该功率单元(2)所述的第一组功率管(S₁)和第二组功率管(S₂)均由2个绝缘栅双极型晶体管反向串联构成，所述的第一组功率管(S₁)和第二组功率管(S₂)的一端分别接所述的可控变压器(1)副边的正分接头(13)和负分接头11)，所述的第一组功率管(S₁)和第二组功率管(S₂)的另一端接所述的滤波电感(L_f)的一端，该滤波电感(L_f)的另一端接所述的输出电源或负载，所述的第一滤波电容(C_f)接在所述的可控变压器(1)副边的正分接头(13)和负分接头(11)之间，所述的第二滤波电容(C_f2)的一端接在所述的滤波电感(L_f)和旁路开关(4)之间，该第二滤波电容(C_f2)另一端接输出电源或负载，所述的第一组功率管(S₁)和第二组功率管(S₂)的控制端与所述的测量与控制模块(3)的相应控制端相连；

所述的旁路开关(4)连接在所述的可控变压器(1)副边的主接头(12)和输出电源或负载之间；

所述的输入电压互感器(5)的一侧与可控变压器原边输入电压主电路相连，电压信号输出端与所述的测量与控制模块(3)的电压信号输入端口相连；

所述的输出电压互感器(6)，一侧与可控变压器副边输出电压主电路相连，电压信号输出端与所述的测量与控制模块(3)的电压信号输入端口相连；

所述的输出电流互感器(7)，串接在可控变压器的输出主电路中，其电流信号输出端与所述的测量与控制模块(3)的电流信号输入端口相连；

所述的测量与控制模块(3)的控制信号输出端分别与所述的功率单元的所述的第一组功率管(S₁)和第二组功率管(S₂)的控制端及所述的旁路开关(4)的控制端相连，该测量与控制模块(3)与上位机相连。

2.根据权利要求1所述的基于多倍频调制的可控变压器的动态潮流控制装置，其特征在于所述的测量与控制模块(3)是数字信号处理器、单片机或计算机。

3.利用权利要求1所述的基于多倍频调制的可控变压器的动态潮流控制装置进行电网动态潮流控制方法，其特征在于该方法包括下列具体步骤：

1)所述的测量与控制模块(3)对测量与控制进行初始化，向旁路开关(4)发出信号关断旁路开关，接收上位机给定的无功功率的给定值Q₀和有功功率的给定值P₀；

2)所述的测量与控制模块(3)接收所述的输入电压互感器(5)、所述的输出电压互感器(6)和所述的输出电流互感器(7)分别输入的输入电压V_in、输出电压V_out、输出电流I、输出电压与输出电流的夹角β，接收远方电网电压V_电网2的信息和输电线路电抗值L：

V_电网2＝V₂sin(ω₀t+α)，其中V₂为其幅值，α为其相角；

按下列公式计算实测的有功功率P、无功功率Q：

P=12VoutIcosβ]]>

Q=12VoutIsinβ;]]>

3)根据有功功率P₀和无功功率Q₀，依据下式，计算可控变压器的输出电压相角θ和输出电压幅值V_out：

P0=V2Voutω0Lsin(α-θ)]]>

Q0=V22-V2Voutcos(α-θ)ω0L,]]>

其中：L为输电线路的电抗值；

ω₀为50或60Hz所对应的角频率；

V₂是远方电网电压V_电网2的幅值；

4)计算脉宽调制占空比D：

①根据可控变压器输入电压V_in，输出电压相角θ和幅值V_out，按下列公式计算绝缘栅双极型晶体管的脉宽调制信号中的直流信号系数K₀、二倍频信号系数K₂及其初始相位四倍频信号系数K₄及其初始相位

K₄＝K₂

其中：V₁为可控变压器输入电压V_in的幅值，N为可控变压器分接头变比；

②根据直流信号系数K₀、二倍频信号系数K₂及其初始相位四倍频信号系数K₄及其初始相位依据下式，计算脉宽调制占空比D：

5)根据脉宽调制占空比D，向绝缘栅双极型晶体管脉宽调制信号控制绝缘栅双极型晶体管的导通；

6)重复步骤2)至5)，根据所获得的脉宽调制占空比D，通过控制绝缘栅双极型晶体管的导通实现对电网的动态潮流的调节控制。