一種統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型的試驗(yàn)電路及試驗(yàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型的試驗(yàn)電路及試驗(yàn)方法，所述電路包括依次連接的試驗(yàn)電源電路、調(diào)壓變壓器、母線1、母線3和母線2；所述母線1與母線2之間設(shè)有移相裝置；所述母線1與所述母線3之間設(shè)有并聯(lián)的旁路開關(guān)和電壓擾動(dòng)發(fā)生裝置；所述母線3與所述母線2之間依次設(shè)有并聯(lián)變壓器、統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型裝置、串聯(lián)變壓器和電抗器，所述串聯(lián)變壓器的副邊與所述母線3連接。該方法通過模擬電力系統(tǒng)的各種正常及故障工況，驗(yàn)證UPFC控制器的穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)、動(dòng)態(tài)控制策略。本發(fā)明的技術(shù)方案試驗(yàn)方法簡單可靠，可以構(gòu)造各種電力系統(tǒng)正常及故障的工況，滿足對(duì)UPFC控制策略的試驗(yàn)驗(yàn)證要求。
【專利說明】一種統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型的試驗(yàn)電路及試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及一種低壓物理模型的試驗(yàn)電路及試驗(yàn)方法，更具體涉及一種統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型的試驗(yàn)電路及試驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】:
[0002]目前，多數(shù)采用仿真技術(shù)，建立控制系統(tǒng)的模型來驗(yàn)證設(shè)計(jì)的控制策略的可行性與正確性，雖然能夠?yàn)榭刂葡到y(tǒng)的開發(fā)提供一定的參考，但不能對(duì)控制器進(jìn)行檢驗(yàn)，無法反映系統(tǒng)的實(shí)際工況，缺乏試驗(yàn)依據(jù)。另外也有采用實(shí)時(shí)數(shù)字仿真技術(shù)建立系統(tǒng)模型來驗(yàn)證設(shè)計(jì)的控制器及控制策略。比如，加拿大開發(fā)的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器RTDS(RealTimeDigitalSimulator)、加拿大TEQSM公司研制的HYPERSM、法國電力公司開發(fā)的ARENE等，一方面，實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備成本通常較高；另一方面，如果使用模塊化多電平換流器(MMC)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，統(tǒng)一潮流控制器串聯(lián)級(jí)數(shù)通常較多，各子模塊控制信號(hào)不同，設(shè)備與控制器、各子模塊之間的接口電路較復(fù)雜。這些都限制了實(shí)時(shí)數(shù)字仿真技術(shù)在統(tǒng)一潮流控制器中的應(yīng)用。
[0003]為了保證設(shè)計(jì)的控制策略的可行性與正確性，需要采取相應(yīng)的手段進(jìn)行測(cè)試。目前，常用仿真軟件建立控制系統(tǒng)的模型，以驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的控制策略是否可行。此種方法能夠?yàn)榭刂葡到y(tǒng)的開發(fā)提供一定的參考和指導(dǎo)，但不能反映系統(tǒng)的實(shí)際工況，缺少一定的試驗(yàn)依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型的試驗(yàn)電路及試驗(yàn)方法，本發(fā)明的技術(shù)方案簡單可靠，可以構(gòu)造各種電力系統(tǒng)故障的工況，滿足對(duì)UPFC控制策略的試驗(yàn)驗(yàn)證要求。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型的試驗(yàn)電路，所述統(tǒng)一潮流控制器是具有電壓調(diào)節(jié)、串聯(lián)補(bǔ)償和移相的柔性交流輸電裝置；所述電路包括依次連接的試驗(yàn)電源電路、調(diào)壓變壓器、母線1、母線3和母線2 ;所述母線I與母線2之間設(shè)有移相裝置；所述母線I與所述母線3之間設(shè)有并聯(lián)的旁路開關(guān)和電壓擾動(dòng)發(fā)生裝置；所述母線3與所述母線2之間依次設(shè)有并聯(lián)變壓器、統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型裝置、串聯(lián)變壓器和電抗器，所述串聯(lián)變壓器的系統(tǒng)側(cè)的一端與所述母線3連接。
[0006]本發(fā)明提供的一種統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型的試驗(yàn)電路，所述試驗(yàn)電源電路包括依次串聯(lián)的試驗(yàn)電源、系統(tǒng)阻抗和斷路器或接觸器；所述斷路器或接觸器的輸出端與所述調(diào)壓變壓器的原邊相接。
[0007]本發(fā)明提供的一種統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型的試驗(yàn)電路，所述移相裝置包括電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組式、整流逆變式和移相器式；所述電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組式包括同軸連接的三相電動(dòng)機(jī)和三相發(fā)電機(jī)；所述整流逆變式包括電力電子裝置；所述移相器式包括機(jī)械式移相器。[0008]本發(fā)明提供的另一優(yōu)選的一種統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型的試驗(yàn)電路，所述電壓擾動(dòng)發(fā)生裝置包括依次連接的開關(guān)QF2、軟起回路、三相整流變壓器、三相背靠背換流器、三相濾波電路和三相旁路開關(guān)。
[0009]本發(fā)明提供的再一優(yōu)選的一種統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型的試驗(yàn)電路，所述軟起回路包括并聯(lián)的軟起電阻R3和旁路開關(guān)QF3 ;所述三相整流變壓器為雙繞組或多繞組變壓器，所述雙繞組或多繞組變壓器為三相獨(dú)立變壓器或三相一體變壓器。
[0010]本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型的試驗(yàn)電路，所述三相背靠背換流器包括至少I相的背靠背換流器；每相所述背靠背換流器包括2組背靠背連接的電壓源換流器；每組所述背靠背連接的電壓源換流器包括整流器、逆變器和并聯(lián)在所述整流器與逆變器之間的支撐電容。
[0011]本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型的試驗(yàn)電路，所述整流器包括引出正負(fù)母線的全橋換流器；每個(gè)全橋換流器包括2個(gè)并聯(lián)支路，每個(gè)支路包括串聯(lián)的IGBT和分別與每只IGBT并聯(lián)的反并聯(lián)二極管；
[0012]所述逆變器包括引出正負(fù)母線的全橋換流器；每個(gè)全橋換流器包括2個(gè)并聯(lián)支路，每個(gè)支路包括串聯(lián)的IGBT和分別與每只IGBT并聯(lián)的反并聯(lián)二極管；
[0013]所述整流器和逆變器通過各自的正負(fù)母線相連并在其之間并聯(lián)支撐電容；
[0014]每相的至少I個(gè)所述整流器的交流側(cè)作為每相背靠背換流器輸入端；
[0015]每相所述背靠背換流器中一組背靠背換流器的逆變器的一端作為該相背靠背換流器的一個(gè)輸出端，該逆變器的另一端與其同相的其他組背靠背換流器的逆變器的依次串聯(lián)連接，所述與其同相的其他組背靠背換流器的逆變器串聯(lián)后的另一端作為該相背靠背換流器的另一個(gè)輸出端；
[0016]所述每相背靠背變流器的輸入端與每相整流變壓器的輸出端連接，所述每相背靠背變流器的輸出端與每相所述濾波電路連接。
[0017]本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型的試驗(yàn)電路，所述三相濾波電路的每相濾波電路包括依次串聯(lián)的電感、電阻和電容；所述每相濾波電路的電阻和電容串聯(lián)后與每相旁路開關(guān)并聯(lián)；
[0018]所述三相旁路開關(guān)的兩端分別為電壓擾動(dòng)發(fā)生裝置的輸入端和輸出端。
[0019]本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型的試驗(yàn)電路，所述統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型裝置包括依次連接的統(tǒng)一潮流控制器軟起回路、通過各自引出的直流母線相連的并聯(lián)側(cè)換流器和串聯(lián)側(cè)換流器；所述并聯(lián)側(cè)換流器串聯(lián)所述統(tǒng)一潮流控制器軟起回路后通過并聯(lián)變壓器接入母線3 ;所述串聯(lián)側(cè)換流器通過串聯(lián)變壓器之后連接所述電抗器接入母線2;
[0020]所述統(tǒng)一潮流控制器軟起回路包括并聯(lián)的軟起電阻與旁路開關(guān)QF1。
[0021]本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型的試驗(yàn)電路，所述換流器包括三相兩電平電壓源換流器、三相三電平電壓源換流器和三相模塊化多電平換流器；
[0022]所述三相兩電平電壓源換流器包括三相兩電平電橋電路、直流支撐電容、取能電路和控制電路；
[0023]所述三相三電平電壓源換流器包括三相三電平電橋電路、直流支撐電容組、取能電路和控制電路；
[0024]所述三相模塊化多電平換流器包括模塊化電橋電路。
[0025]本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型的試驗(yàn)電路，所述兩電平電橋電路包括3個(gè)并聯(lián)相單元，每個(gè)相單元包括兩個(gè)串聯(lián)的IGBT或兩個(gè)串聯(lián)的IGBT串；每個(gè)所述IGBT或IGBT串均并聯(lián)一個(gè)反并聯(lián)二極管或二極管串；所述三相兩電平電壓源換流器中的直流支撐電容并聯(lián)所述相單元兩端且在每個(gè)所述相單元的上下管間分別連接交流濾波電感；所述三相兩電平電壓源換流器中的控制電路控制各個(gè)IGBT ；
[0026]所述三電平電橋電路包括3個(gè)并聯(lián)相單元，每個(gè)相單元包括2個(gè)串聯(lián)的橋臂，每個(gè)橋臂包括兩個(gè)串聯(lián)IGBT或2個(gè)串聯(lián)的IGBT串組成；每個(gè)所述IGBT或IGBT串均并聯(lián)一個(gè)反并聯(lián)二極管或二極管串；在每個(gè)所述三電平電橋電路的相單元的上下橋臂間分別連接交流濾波電感；在每個(gè)所述上臂的下管集電極和所述下臂的上管發(fā)射極間并聯(lián)由兩個(gè)鉗位二極管串聯(lián)的鉗位二極管組；所述鉗位二極管組通過其串聯(lián)的上下鉗位二極管間相互連接；所述直流支撐電容組為兩個(gè)直流支撐電容串聯(lián)且并聯(lián)在所述三電平電橋的半橋兩端；串聯(lián)的上下所述直流支撐電容間與所述鉗位二極管組中上下串聯(lián)的鉗位二極管間連接；所述三相三電平電壓源換流器中的控制電路控制各個(gè)IGBT ；
[0027]所述模塊化電橋電路包括3個(gè)并聯(lián)相單元，每個(gè)相單元包括2個(gè)串聯(lián)的橋臂，每個(gè)橋臂包括至少一個(gè)相同的子模塊和與所述子模塊串聯(lián)的換流電抗；所述子模塊包括串聯(lián)的兩個(gè)IGBT和與所述串聯(lián)IGBT相并聯(lián)的直流支撐電容；所述串聯(lián)的兩個(gè)IGBT的下管并聯(lián)旁路電路，所述控制電路控制旁路電路和各個(gè)IGBT。
[0028]本發(fā)明提供的一種包含上述技術(shù)方案的試驗(yàn)電路的試驗(yàn)方法，包括以下步驟:
[0029](I)閉合試驗(yàn)電源的斷路器；
[0030](2)閉合電壓擾動(dòng)發(fā)生裝置啟動(dòng)開關(guān)QF2 ；
[0031](3)電壓擾動(dòng)發(fā)生裝置的軟起電阻給三相背靠背變流器中的直流電容器充電；
[0032](4)三相背靠背變流器的直流支撐電容器達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，閉合所述軟起回路的旁路開關(guān)QF3 ；
[0033](5)試驗(yàn)主電路給統(tǒng)一潮流控制器直流母線充電；
[0034](6)充電達(dá)到穩(wěn)定后，閉合統(tǒng)一潮流控制器軟起電阻旁路開關(guān)QF1，控制統(tǒng)一潮流控制器輸出PWM脈沖；
[0035](7)控制試驗(yàn)主電路輸出電壓與試驗(yàn)主電路接入點(diǎn)電壓同相位，試驗(yàn)主電路投入正常工作；
[0036](8)控制三相背靠背變流器使其輸出幅值和相位變化的逆變電壓，疊加在所述試驗(yàn)王電路中；
[0037](9)模擬電力系統(tǒng)的各種故障；
[0038](10)驗(yàn)證統(tǒng)一潮流控制器的暫態(tài)控制策略。
[0039]和最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供技術(shù)方案具有以下優(yōu)異效果
[0040]1、本發(fā)明的技術(shù)方案反映系統(tǒng)的實(shí)際工況，提供充足的試驗(yàn)依據(jù)；
[0041]2、本發(fā)明的技術(shù)方案可以構(gòu)造各種電力系統(tǒng)故障的工況，滿足對(duì)UPFC控制策略的試驗(yàn)驗(yàn)證要求；
[0042]3、本發(fā)明的技術(shù)方案與實(shí)時(shí)數(shù)字仿真相比，試驗(yàn)方法相對(duì)簡單可靠，成本較低；[0043]4、本發(fā)明的技術(shù)方案UPFC對(duì)系統(tǒng)潮流的調(diào)節(jié)速度快、調(diào)節(jié)范圍廣；
[0044]5、本發(fā)明的技術(shù)方案通過改變控制目標(biāo)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)態(tài)性能的測(cè)試；
[0045]6、本發(fā)明的技術(shù)方案通過調(diào)節(jié)UPFC物理模型控制參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)串聯(lián)阻抗控制、移相控制、潮流控制；
[0046]7、本發(fā)明的技術(shù)方案接入電力系統(tǒng)無諧振，諧波含量低；
[0047]8、本發(fā)明的技術(shù)方案驗(yàn)證系統(tǒng)級(jí)、裝置級(jí)及底層控制策略，特別是系統(tǒng)級(jí)的穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)控制策略，主要包括串聯(lián)阻抗控制、移相控制、潮流控制、無功補(bǔ)償控制、暫態(tài)電壓支撐、綜合協(xié)調(diào)控制等功能，為高壓、大容量UPFC裝置研制提供參考和依據(jù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0048]圖1為本發(fā)明的試驗(yàn)電路示意圖；
[0049]圖2為本發(fā)明的移相裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0050]圖3為本發(fā)明的移相裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0051]圖4為本發(fā)明的移相裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0052]圖5為本發(fā)明的電壓擾動(dòng)發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0053]圖6為本發(fā)明的背靠背連接的電壓源換流器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0054]圖7為本發(fā)明的三相兩電平電壓源換流器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0055]圖8為本發(fā)明的三相三電平電壓源換流器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0056]圖9為本發(fā)明的模塊化多電平換流器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0057]圖10為本發(fā)明的模塊化多電平換流器子模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0058]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0059]實(shí)施例1:
[0060]如圖1-10所示，本例的發(fā)明統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型的試驗(yàn)電路，如圖1所示，所述電路包括依次連接的試驗(yàn)電源電路、調(diào)壓變壓器、母線1、母線3和母線2 ;所述母線I與母線2之間設(shè)有移相裝置；所述母線I與所述母線3之間設(shè)有并聯(lián)的旁路開關(guān)和電壓擾動(dòng)發(fā)生裝置；所述母線3與所述母線2之間依次設(shè)有并聯(lián)變壓器、統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型裝置、串聯(lián)變壓器和電抗器，所述串聯(lián)變壓器的系統(tǒng)側(cè)的一端與所述母線3連接。所述調(diào)壓變壓器，用于改變電壓，使電網(wǎng)系統(tǒng)電壓與試驗(yàn)裝置電壓相匹配所述移相器用于構(gòu)造不同相移角度的母線2電壓，模擬兩機(jī)之間的不同相位角，構(gòu)造不同的系統(tǒng)潮流工況，同時(shí)構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。
[0061]所述試驗(yàn)電源電路包括依次串聯(lián)的試驗(yàn)電源、系統(tǒng)阻抗和斷路器或接觸器；所述斷路器或接觸器的輸出端與所述調(diào)壓變壓器的原邊相接。
[0062]如圖2-4所示，所述移相裝置包括電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組式、整流逆變式和移相器式；所述電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組式包括同軸連接的三相電動(dòng)機(jī)和三相發(fā)電機(jī)，該移相裝置作為與本試驗(yàn)提供的試驗(yàn)電源同頻、相位可調(diào)的系統(tǒng)電源2，其原理簡單，相角調(diào)節(jié)范圍不受限制，方案可實(shí)現(xiàn)；所述整流逆變式包括電力電子裝置，所述電力電子裝置為相互連接的交流直流變換器和直流交流變換器，該移相裝置通過整流再逆變作為與本試驗(yàn)提供的試驗(yàn)電源同頻、相位可調(diào)的系統(tǒng)電源2，其相角調(diào)節(jié)范圍不受限制；所述移相器式包括機(jī)械式移相器和有載開關(guān)，該移相裝置通作為與本試驗(yàn)的系統(tǒng)電源2，其原理簡單，可有載調(diào)節(jié)輸出的電壓相位沒有復(fù)雜的轉(zhuǎn)動(dòng)部件及電力電子部件，試驗(yàn)方案在以前的試驗(yàn)裝置中得到過驗(yàn)證，證明該方案可行。
[0063]如圖5-6所示，所述電壓擾動(dòng)發(fā)生裝置包括依次連接的開關(guān)QF2、軟起回路、三相整流變壓器、三相背靠背換流器、三相濾波電路和三相旁路開關(guān)。
[0064]所述軟起回路包括并聯(lián)的軟起電阻R3和旁路開關(guān)QF3 ;所述三相整流變壓器為雙繞組或多繞組變壓器，所述雙繞組或多繞組變壓器為三相獨(dú)立變壓器或三相一體變壓器。
[0065]所述三相背靠背換流器包括至少I相的背靠背換流器；每相所述背靠背換流器包括2組背靠背連接的電壓源換流器；每組所述背靠背連接的電壓源換流器包括整流器、逆變器和并聯(lián)在所述整流器與逆變器之間的支撐電容。
[0066]所述整流器包括引出正負(fù)母線的全橋換流器；每個(gè)全橋換流器包括2個(gè)并聯(lián)支路，每個(gè)支路包括串聯(lián)的IGBT和分別與每只IGBT并聯(lián)的反并聯(lián)二極管；
[0067]所述逆變器包括引出正負(fù)母線的全橋換流器；每個(gè)全橋換流器包括2個(gè)并聯(lián)支路，每個(gè)支路包括串聯(lián)的IGBT和分別與每只IGBT并聯(lián)的反并聯(lián)二極管；
[0068]所述整流器和逆變器通過各自的正負(fù)母線相連并在其之間并聯(lián)支撐電容；
[0069]每相的至少I個(gè)所述整流器的交流側(cè)作為每相背靠背換流器輸入端；
[0070]每相所述背靠背換流器中一組背靠背換流器的逆變器的一端作為該相背靠背換流器的一個(gè)輸出端，該逆變器的另一端與其同相的其他組背靠背換流器的逆變器的依次串聯(lián)連接，所述與其同相的其他組背靠背換流器的逆變器串聯(lián)后的另一端作為該相背靠背換流器的另一個(gè)輸出端；
[0071]每相所述背靠背換流器中一組背靠背換流器的逆變器的一端作為該相背靠背換流器的一個(gè)輸出端，該逆變器的另一端與其同相的另一組背靠背換流器的逆變器的一端相連，所述與其同相的另一組背靠背換流器的逆變器的另一端作為該相背靠背換流器的另一個(gè)輸出端；
[0072]所述每相背靠背變流器的輸入端與每相整流變壓器的輸出端連接，所述每相背靠背變流器的輸出端與每相所述濾波電路連接。
[0073]所述三相濾波電路的每相濾波電路包括依次串聯(lián)的電感、電阻和電容；所述每相濾波電路的電阻和電容串聯(lián)后與每相芳路開關(guān)并聯(lián)；
[0074]所述三相旁路開關(guān)的兩端分別為電壓擾動(dòng)發(fā)生裝置的輸入端和輸出端。
[0075]如圖7-10所示，所述統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型裝置包括依次連接的統(tǒng)一潮流控制器軟起回路、通過各自引出的直流母線相連的并聯(lián)側(cè)換流器和串聯(lián)側(cè)換流器；所述并聯(lián)側(cè)換流器串聯(lián)所述統(tǒng)一潮流控制器軟起回路后通過并聯(lián)變壓器接入母線3 ;所述串聯(lián)側(cè)換流器通過串聯(lián)變壓器之后連接所述電抗器接入母線2 ；
[0076]所述統(tǒng)一潮流控制器軟起回路包括并聯(lián)的軟起電阻與旁路開關(guān)QF1。
[0077]所述換流器包括三相兩電平電壓源換流器、三相三電平電壓源換流器和三相模塊化多電平換流器；
[0078]所述三相兩電平電壓源換流器包括三相兩電平電橋電路、直流支撐電容、取能電路和控制電路；[0079]所述三相三電平電壓源換流器包括三相三電平電橋電路、直流支撐電容組、取能電路和控制電路；
[0080]所述三相模塊化多電平換流器包括模塊化電橋電路。
[0081]所述兩電平電橋電路包括3個(gè)并聯(lián)相單元，每個(gè)相單元包括兩個(gè)串聯(lián)的IGBT或兩個(gè)串聯(lián)的IGBT串；每個(gè)所述IGBT或IGBT串均并聯(lián)一個(gè)反并聯(lián)二極管或二極管串；所述三相兩電平電壓源換流器中的直流支撐電容并聯(lián)所述相單元兩端且在每個(gè)所述相單元的上下管間分別連接交流濾波電感；所述三相兩電平電壓源換流器中的控制電路控制各個(gè)IGBT ；
[0082]所述三電平電橋電路包括3個(gè)并聯(lián)相單元，每個(gè)相單元包括2個(gè)串聯(lián)的橋臂，每個(gè)橋臂包括兩個(gè)串聯(lián)IGBT或2個(gè)串聯(lián)的IGBT串組成；每個(gè)所述IGBT或IGBT串均并聯(lián)一個(gè)反并聯(lián)二極管或二極管串；在每個(gè)所述三電平電橋電路的相單元的上下橋臂間分別連接交流濾波電感；在每個(gè)所述上臂的下管集電極和所述下臂的上管發(fā)射極間并聯(lián)由兩個(gè)鉗位二極管串聯(lián)的鉗位二極管組；所述鉗位二極管組通過其串聯(lián)的上下鉗位二極管間相互連接；所述直流支撐電容組為兩個(gè)直流支撐電容串聯(lián)且并聯(lián)在所述三電平電橋的半橋兩端；串聯(lián)的上下所述直流支撐電容間與所述鉗位二極管組中上下串聯(lián)的鉗位二極管間連接；所述三相三電平電壓源換流器中的控制電路控制各個(gè)IGBT ；
[0083]所述模塊化電橋電路包括3個(gè)并聯(lián)相單元，每個(gè)相單元包括2個(gè)串聯(lián)的橋臂，每個(gè)橋臂包括至少一個(gè)相同的子模塊和與所述子模塊串聯(lián)的換流電抗；所述子模塊包括串聯(lián)的兩個(gè)IGBT和與所述串聯(lián)IGBT相并聯(lián)的直流支撐電容；所述串聯(lián)的兩個(gè)IGBT的下管并聯(lián)旁路電路，所述控制電路控制旁路電路和各個(gè)IGBT。通過調(diào)節(jié)UPFC物理模型控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)串聯(lián)阻抗控制、移相控制、潮流控制等；電抗器用于濾出UPFC低壓物理模型裝置產(chǎn)生的高次諧波電流；并聯(lián)變壓器用于使UPFC的輸入電壓與系統(tǒng)電壓相匹配；串聯(lián)變壓器用于使UPFC的輸出電壓與系統(tǒng)電壓相匹配。
[0084]包含上述技術(shù)方案的統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型的試驗(yàn)電路的試驗(yàn)方法，包括以下步驟:
[0085](I)閉合試驗(yàn)電源的斷路器；
[0086](2)閉合電壓擾動(dòng)發(fā)生裝置啟動(dòng)開關(guān)QF2 ；
[0087](3)電壓擾動(dòng)發(fā)生裝置的軟起電阻給三相背靠背變流器中的直流電容器充電；
[0088](4)三相背靠背變流器的直流支撐電容器達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，閉合所述軟起回路的旁路開關(guān)QF3 ；
[0089](5)試驗(yàn)主電路給統(tǒng)一潮流控制器直流母線充電；
[0090](6)充電達(dá)到穩(wěn)定后，閉合統(tǒng)一潮流控制器軟起電阻旁路開關(guān)QF1，控制統(tǒng)一潮流控制器輸出PWM脈沖；
[0091](7)控制試驗(yàn)主電路輸出電壓與試驗(yàn)主電路接入點(diǎn)電壓同相位，試驗(yàn)主電路投入正常工作；
[0092](8)控制三相背靠背變流器使其輸出幅值和相位變化的逆變電壓，疊加在所述試驗(yàn)王電路中；
[0093](9)模擬電力系統(tǒng)的各種故障；
[0094](10)驗(yàn)證統(tǒng)一潮流控制器的暫態(tài)控制策略。[0095]最后應(yīng)該說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型的試驗(yàn)電路，所述統(tǒng)一潮流控制器是具有電壓調(diào)節(jié)、串聯(lián)補(bǔ)償和移相的柔性交流輸電裝置；其特征在于:所述電路包括依次連接的試驗(yàn)電源電路、調(diào)壓變壓器、母線1、母線3和母線2 ;所述母線I與母線2之間設(shè)有移相裝置；所述母線I與所述母線3之間設(shè)有并聯(lián)的旁路開關(guān)和電壓擾動(dòng)發(fā)生裝置；所述母線3與所述母線2之間依次設(shè)有并聯(lián)變壓器、統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型裝置、串聯(lián)變壓器和電抗器，所述串聯(lián)變壓器的系統(tǒng)側(cè)的一端與所述母線3連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型的試驗(yàn)電路，其特征在于:所述試驗(yàn)電源電路包括依次串聯(lián)的試驗(yàn)電源、系統(tǒng)阻抗和斷路器或接觸器；所述斷路器或接觸器的輸出端與所述調(diào)壓變壓器的原邊相接。
3.如權(quán)利要求1所述的一種統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型的試驗(yàn)電路，其特征在于:所述移相裝置包括電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組式、整流逆變式和移相器式；所述電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組式包括同軸連接的三相電動(dòng)機(jī)和三相發(fā)電機(jī)；所述整流逆變式包括電力電子裝置；所述移相器式包括機(jī)械式移 相器。
4.如權(quán)利要求1所述的一種統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型的試驗(yàn)電路，其特征在于:所述電壓擾動(dòng)發(fā)生裝置包括依次連接的開關(guān)QF2、軟起回路、三相整流變壓器、三相背靠背換流器、三相濾波電路和三相旁路開關(guān)。
5.如權(quán)利要求4所述的一種統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型的試驗(yàn)電路，其特征在于:所述軟起回路包括并聯(lián)的軟起電阻R3和旁路開關(guān)QF3 ;所述三相整流變壓器為雙繞組或多繞組變壓器，所述雙繞組或多繞組變壓器為三相獨(dú)立變壓器或三相一體變壓器。
6.如權(quán)利要求5所述的一種統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型的試驗(yàn)電路，其特征在于:所述三相背靠背換流器包括3個(gè)不同相的背靠背換流器；每相所述背靠背換流器包括至少I組背靠背連接的電壓源換流器；每組所述背靠背連接的電壓源換流器包括整流器、逆變器和并聯(lián)在所述整流器與逆變器之間的支撐電容。
7.如權(quán)利要求6所述的一種統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型的試驗(yàn)電路，其特征在于:所述整流器包括引出正負(fù)母線的全橋換流器；每個(gè)全橋換流器包括2個(gè)并聯(lián)支路，每個(gè)支路包括串聯(lián)的IGBT和分別與每只IGBT并聯(lián)的反并聯(lián)二極管； 所述逆變器包括引出正負(fù)母線的全橋換流器；每個(gè)全橋換流器包括2個(gè)并聯(lián)支路，每個(gè)支路包括串聯(lián)的IGBT和分別與每只IGBT并聯(lián)的反并聯(lián)二極管； 所述整流器和逆變器通過各自的正負(fù)母線相連并在其之間并聯(lián)支撐電容； 每相的至少I個(gè)所述整流器的交流側(cè)作為每相背靠背換流器輸入端； 每相所述背靠背換流器中一組背靠背換流器的逆變器的一端作為該相背靠背換流器的一個(gè)輸出端，該逆變器的另一端與其同相的其他組背靠背換流器的逆變器的依次串聯(lián)連接，所述與其同相的其他組背靠背換流器的逆變器串聯(lián)后的另一端作為該相背靠背換流器的另一個(gè)輸出端； 所述每相背靠背變流器的輸入端與每相整流變壓器的輸出端連接，所述每相背靠背變流器的輸出端與每相所述濾波電路連接。
8.如權(quán)利要求5所述的一種統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型的試驗(yàn)電路，其特征在于:所述三相濾波電路的每相濾波電路包括依次串聯(lián)的電感、電阻和電容；所述每相濾波電路的電阻和電容串聯(lián)后與每相芳路開關(guān)并聯(lián)；所述三相旁路開關(guān)的兩端分別為電壓擾動(dòng)發(fā)生裝置的輸入端和輸出端。
9.如權(quán)利要求1所述的一種統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型的試驗(yàn)電路，其特征在于:所述統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型裝置包括依次連接的統(tǒng)一潮流控制器軟起回路、通過各自引出的直流母線相連的并聯(lián)側(cè)換流器和串聯(lián)側(cè)換流器；所述并聯(lián)側(cè)換流器串聯(lián)所述統(tǒng)一潮流控制器軟起回路后通過并聯(lián)變壓器接入母線3 ;所述串聯(lián)側(cè)換流器通過串聯(lián)變壓器之后連接所述電抗器接入母線2 ； 所述統(tǒng)一潮流控制器軟起回路包括并聯(lián)的軟起電阻與旁路開關(guān)QF1。
10.如權(quán)利要求9所述的一種統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型的試驗(yàn)電路，其特征在于:所述換流器包括三相兩電平電壓源換流器、三相三電平電壓源換流器和三相模塊化多電平換流器； 所述三相兩電平電壓源換流器包括三相兩電平電橋電路、直流支撐電容、取能電路和控制電路； 所述三相三電平電壓源換流器包括三相三電平電橋電路、直流支撐電容組、取能電路和控制電路； 所述三相模塊化多電平換流器包括模塊化電橋電路。
11.如權(quán)利要求10所述的一種統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型的試驗(yàn)電路，其特征在于:所述兩電平電橋電路包括3個(gè)并聯(lián)相單元，每個(gè)相單元包括兩個(gè)串聯(lián)的IGBT或兩個(gè)串聯(lián)的IGBT串；每個(gè)所述IGBT或IGBT串均并聯(lián)一個(gè)反并聯(lián)二極管或二極管串；所述三相兩電平電壓源換流器中的直流支撐電容并聯(lián)所述相單元兩端且在每個(gè)所述相單元的上下管間分別連接交流濾波電感；所述三相兩電平電壓源換流器中的控制電路控制各個(gè)IGBT ； 所述三電平電橋電路包括3個(gè)并聯(lián)相單元，每個(gè)相單元包括2個(gè)串聯(lián)的橋臂，每個(gè)橋臂包括兩個(gè)串聯(lián)IGBT或2個(gè)串聯(lián)的IGBT串組成；每個(gè)所述IGBT或IGBT串均并聯(lián)一個(gè)反并聯(lián)二極管或二極管串；在每個(gè)所述三電平電橋電路的相單元的上下橋臂間分別連接交流濾波電感；在每個(gè)所述上臂的下管集電極和所述下臂的上管發(fā)射極間并聯(lián)由兩個(gè)鉗位二極管串聯(lián)的鉗位二極管組；所述鉗位二極管組通過其串聯(lián)的上下鉗位二極管間相互連接；所述直流支撐電容組為兩個(gè)直流支撐電容串聯(lián)且并聯(lián)在所述三電平電橋的半橋兩端；串聯(lián)的上下所述直流支撐電容間與所述鉗位二極管組中上下串聯(lián)的鉗位二極管間連接；所述三相三電平電壓源換流器中的控制電路控制各個(gè)IGBT ； 所述模塊化電橋電路包括3個(gè)并聯(lián)相單元，每個(gè)相單元包括2個(gè)串聯(lián)的橋臂，每個(gè)橋臂包括至少一個(gè)相同的子模塊和與所述子模塊串聯(lián)的換流電抗；所述子模塊包括串聯(lián)的兩個(gè)IGBT和與所述串聯(lián)IGBT相并聯(lián)的直流支撐電容；所述串聯(lián)的兩個(gè)IGBT的下管并聯(lián)旁路電路，所述控制電路控制旁路電路和各個(gè)IGBT。
12.如權(quán)利要求1-11任意一項(xiàng)所述的一種統(tǒng)一潮流控制器低壓物理模型的試驗(yàn)電路的試驗(yàn)方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)閉合試驗(yàn)電源的斷路器； (2)閉合電壓擾動(dòng)發(fā)生裝置啟動(dòng)開關(guān)QF2; (3)電壓擾動(dòng)發(fā)生裝置的軟起電阻給三相背靠背變流器中的直流電容器充電； (4)三相背靠背變流器的直流支撐電容器達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，閉合所述軟起回路的旁路開關(guān)QF3 ；(5)試驗(yàn)主電路給統(tǒng)一潮流控制器直流母線充電； (6)充電達(dá)到穩(wěn)定后，閉合統(tǒng)一潮流控制器軟起電阻旁路開關(guān)QF1，控制統(tǒng)一潮流控制器輸出PWM脈沖； (7)控制試驗(yàn)主電路輸出電壓與試驗(yàn)主電路接入點(diǎn)電壓同相位，試驗(yàn)主電路投入正常工作； (8)控制三相背靠背變流器使其輸出幅值和相位變化的逆變電壓，疊加在所述試驗(yàn)主電路中； (9)模擬電力系統(tǒng)的各種故障； (10)驗(yàn)證統(tǒng)一潮流控制 器的暫態(tài)控制策略。
【文檔編號(hào)】G05B17/02GK103955141SQ201410193384
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】王軒, 楊芬麗, 吳倩, 宿劍飛, 燕翚 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院, 中電普瑞科技有限公司