含双向晶闸管的宽范围可控变压器的动态潮流控制方法

摘要

本发明公开了一种基于含双向晶闸管的宽范围可控变压器的动态潮流控制装置，由可控变压器、功率单元、测量与控制模块、交叉相转换模块、滤波电容、输入输出电压互感器和输出电流互感器构成，动态潮流的控制方法是利用迅速导通、关断的电力电子开关，控制宽范围可控变压器输出侧(副边)分接头的导通与关断，在宽范围可控变压器每相分接头侧串入另外两相绕组，同时增加四个双向晶闸管改变交叉相绕组导通方向，从而最大范围改变可控变压器输出电压的相位、幅值，实现了有功功率和无功功率的调节，由于对宽范围可控变压器的分接头导通进行控制，从而实现对电力网的动态潮流进行调节控制，本发明具有成本低，动态潮流的控制可靠性高的特点。

主权项

一种基于含双向晶闸管的宽范围可控变压器的动态潮流控制装置进行动态潮流控制方法，该装置包括：宽范围可控变压器(1)、测量与控制模块(2)、第一功率单元(3)和第二功率单元(4)、交叉相转换模块(5)、第三滤波电容(6)和第四滤波电容(7)、输入电压互感器(8)、输出电压互感器(9)和输出电流互感器(10)，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1、设宽范围可控变压器三相输入电压分别为：V_ain＝V₁sin(ω₀t)V_bin＝V₁sin(ω₀t+120°)V_cin＝V₁sin(ω₀t‑120°)其中，V_ain为A相输入电压，V_bin为B相输入电压，V_cin为C相输入电压，后文所述电压、电流均为单相值。步骤2、测量与控制模块(2)对测量与控制进行初始化，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；步骤3、测量与控制模块(2)接收输入电压互感器(8)、输出电压互感器(9)和输出电流互感器(10)分别输入的输入电压、输出电压、输出电流、输出电压与输出电流的夹角β，设输入电压幅值为V_in，输出电压幅值为V_out，输出电流幅值为I，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为远方电网电压V_电网2幅值，α为远方电网电压V_电网2相角；计算实测的有功功率P、无功功率Q，公式如下：$P=\frac{1}{\sqrt{2}}{V}_{out}Icos\beta$$Q=\frac{1}{\sqrt{2}}{V}_{out}Isin\beta ;$步骤4、计算宽范围可控变压器的输出电压相角θ和输出电压幅值V_out，公式如下：$P_0=\frac{V_2{V}_{out}}{{\omega }_{0}L}sin(\alpha -\theta )$$Q_0=\frac{V_2^2-V_2{V}_{out}cos(\alpha -\theta )}{{\omega }_{0}L},$其中：L为输电线路的电抗值，ω₀为50或60Hz所对应的角频率；步骤5、计算脉宽调制占空比：根据宽范围可控变压器输入电压幅值V_in，输出电压相角θ和输出电压幅值V_out，按下列公式计算绝缘栅双极型晶体管的脉宽调制信号中的第一功率单元(3)占空比控制信号D₁和第二功率单元(4)占空比控制信号D₂；V_out＝V_in*{[(1+N)D₁+(1‑N)(1‑D₁)]+K₁(ND₂∠240°‑ND₂∠120°)+K₂(ND₂∠120°‑ND₂∠240°)}$\theta =arctan\left(\frac{\pm \sqrt{3}{\mathrm{ND}}_2}{[(1+N)D_1+(1-N)(1-D_1)]}\right)$其中：N为宽范围可控变压器分接头变比；K₁为第一双向晶闸管S_a1和第三双向晶闸管S_a3开关信号，K₂为第二双向晶闸管S_a2和第四双向晶闸管S_a4开关信号，此控制信号有两种工作状态：(1)当电压相角θ取“+”时，K₁＝1，K₂＝0，第一双向晶闸管S_a1和第三双向晶闸管S_a3导通，第二双向晶闸管S_a2和第四双向晶闸管S_a4关断，两相绕组正向导通；(2)当电压相角θ取“‑”时，K₁＝0，K₂＝1，第一双向晶闸管S_a1和第三双向晶闸管S_a3关断，第二双向晶闸管S_a2和第四双向晶闸管S_a4导通，两相绕组反向导通；步骤6、根据脉宽调制占空比D₁和D2，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；步骤7、重复步骤3)至6)，根据所获得的脉宽调制占空比D₁和D₂，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。