一种换流器子单元全工况闭环控制试验方法

摘要

本发明提供一种换流器子单元全工况闭环控制试验方法，包括以下步骤：计算连接电感电流；计算连接电感电流的有功分量和无功分量；计算连接电感的电压和换流器子单元交流端电压；计算连接电感电流的有功分量参考值和无功分量参考值；采用PI调节器调节换流器子单元两端电压。本发明提供的换流器子单元全工况闭环控制试验方法，实现了链式换流器子单元实际工况的试验模拟，一次试验即可满足换流器子单元主电路试验、取能回路试验、采样回路试验及单元控制器功能试验等多项试验，简化试验流程，且可以节省电能损耗，降低批量试验成本。

主权项

一种换流器子单元全工况闭环控制试验方法，其特征在于：所述换流器子单元与交流电源、主接触器、旁路接触器、软启动电阻和连接电感共同组成试验主电路；所述交流电源、主接触器、旁路接触器、连接电感和换流器子单元依次连接，所述软启动电阻与旁路接触器并联；所述方法包括以下步骤：步骤1：计算连接电感电流；步骤2：计算连接电感电流的有功分量和无功分量；步骤3：计算连接电感的电压和换流器子单元交流端电压；步骤4：计算连接电感电流的有功分量参考值和无功分量参考值；步骤5：采用PI调节器调节换流器子单元两端电压；所述步骤1中，设连接电感电流与交流电源电压的相角为具体有：其中，i_L(t)为t时刻连接电感电流，I_Lm为连接电感的电流峰值；ω为角速度；所述步骤2中，连接电感电流的有功分量与交流电源电压同相，其无功分量与交流电压相差90度，于是有：其中，I_Lp和I_Lq分别为连接电感电流的有功分量和无功分量；结合式(1)、(2)和(3)可得：i_L(t)＝I_Lp sinωt+I_Lq cosωt  (4)式(4)左右同乘以cosωt，可得：$i_L\left(t\right)cos\omega t=I_{Lp}sin\omega tcos\omega t+I_{Lq}cos\omega tcos\omega t=\frac{1}{2}(I_{Lp}sin2\omega t+I_{Lq}cos2\omega t)+\frac{I_{Lq}}{2}---\left(5\right)$由式(5)可知，将i_L(t)乘以cosωt，经过低通滤波器滤除I_Lp sin2ωt和I_Lq cos2ωt，再乘以2，便可得连接电感的有功分量；同理，可得连接电感的无功分量，具体有：式(4)左右同乘以sinωt，可得：$i_L\left(t\right)sin\omega t=I_{Lp}sin\omega tsin\omega t+I_{Lq}cos\omega tsin\omega t=\frac{1}{2}(-I_{Lp}cos2\omega t+I_{Lq}sin2\omega t)+\frac{I_{Lp}}{2}---\left(6\right)$由式(6)可知，将i_L(t)乘以sinωt，经过低通滤波器滤除I_Lp cos2ωt和I_Lq sin2ωt，再乘以2，便可得连接电感的无功分量；所述步骤3中，假定电流从旁路接触器至换流器子单元流经连接电感方向为正，可得：$\left\{\begin{array}{c}{U}_{AB}=U_N-U_L\\ U_L=L\frac{{\mathrm{di}}_L\left(t\right)}{dt}\\ i_L\left(t\right)=I_{Lp}sin\omega t+I_{Lq}cos\omega t\end{array}\right.---\left(7\right)$其中，U_L和U_AB分别为连接电感的电压和换流器子单元交流端电压，U_N为交流电源的电压，L为连接电感的电感值；由式(7)可得：U_L＝ωL×(I_Lp cosωt‑I_Lq sinωt)  (8)U_AB＝U_N‑ωL×(I_Lp cosωt‑I_Lq sinωt)  (9)所述步骤4中，连接电感电流的有功分量参考值和无功分量参考值表示为：I_Lpref＝K_p1×(U_ref‑U_dc)+K_i1×∫(U_ref‑U_dc)dt  (10)I_Lqref＝K_p2×(I_ref‑I_Lq)+K_i2×∫(I_ref‑I_Lq)dt  (11)其中，I_Lpref和I_Lqref分别为连接电感电流的有功分量参考值和无功分量参考值，K_p1和K_p2均为所述PI调节器的调节系数，U_ref和U_dc分别为换流器子单元直流电压目标值和测量值，I_ref为连接电感电流的有功分量目标值，K_i1和K_i2均为PI调节器的积分系数；所述步骤5中，根据计算出的连接电感电流的有功分量参考值和无功分量参考值，采用PI调节器调节换流器子单元两端电压，从而改变换流器子单元的输入电流。