串聯(lián)電壓暫變補償裝置的快速穩(wěn)定啟動方法研究

程新紅*,劉翠翠,夏冠亞（西安工程大學(xué) 電子信息學(xué)院,西安 710048）

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串聯(lián)電壓暫變補償裝置的快速穩(wěn)定啟動方法研究

程新紅*,劉翠翠,夏冠亞
（西安工程大學(xué) 電子信息學(xué)院,西安 710048）

摘 要：串聯(lián)電壓暫變補償裝置的輸出電壓的頻率應(yīng)與電網(wǎng)電壓的頻率保持一致，電網(wǎng)電壓的精確鎖相是保證串聯(lián)電壓暫變補償裝置數(shù)字化實現(xiàn)的基礎(chǔ)。由于變壓器和輸電線路自身阻抗的存在，在電網(wǎng)電壓過零點處產(chǎn)生隨機噪聲，造成多個過零點，影響過零點檢測的準(zhǔn)確性，提出一種逆變器快速穩(wěn)定啟動的方法，在逆變器啟動判據(jù)上引入滯環(huán)，實現(xiàn)電網(wǎng)電壓的精確過零點鎖相，并且實現(xiàn)快速穩(wěn)定啟動逆變器。

關(guān)鍵詞：串聯(lián)電壓暫變補償；過零點鎖相；快速穩(wěn)定啟動逆變器

為解決電網(wǎng)電壓過零鎖相時存在的零點漂移和相位延遲問題，文獻[1]提出了一種電網(wǎng)電壓過零點精確鎖相新方法，詳細(xì)介紹了電網(wǎng)電壓過零點精確檢測的原理和軟件實現(xiàn)方法，電壓過零點處會產(chǎn)生隨機噪聲，造成多個過零點，影響過零點檢測的準(zhǔn)確性。為解決此問題，本文在文獻[1]過零點精確鎖相軟件實現(xiàn)方法的基礎(chǔ)上，引入軟件滯環(huán)方式，即在逆變器啟動過程中，以不影響補償裝置快速性為前提，采用頻率外延的方式增加逆變器啟動的穩(wěn)定性，消除鎖相電壓中逆變器啟動時的瞬態(tài)分量的影響。

1 基本的鎖相方法

據(jù)文獻[1]的指導(dǎo)思想，當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)生暫變，補償裝置投入工作時，頻率要求其范圍是49.5Hz～50.5Hz，鎖相成功后，對頻率進行檢測，若頻率滿足要求，則開啟逆變器，對剩余電壓進行補償。若頻率不滿足要求，則關(guān)閉逆變器。但是，由于諧波電壓的存在，使得過零點檢測更新電網(wǎng)電壓頻率時存在偏差，按照文獻[1]的思想，一旦檢測到頻率不在指定范圍，程序即認(rèn)為鎖相失敗，立即封鎖逆變器工作，逆變器停止工作后，其初始狀態(tài)對電路的干擾消除，程序檢測到的頻率又會回到指定的范圍，逆變器又會重新啟動。這樣反復(fù)啟停若干個工頻周期后，程序檢測到的頻率才不會發(fā)生明顯變化，逆變器才穩(wěn)定工作?？梢姡赃@種控制方式控制補償裝置投入運行，需要若干個周期的緩慢過程，才能使由于逆變器的初始狀態(tài)對鎖相電壓過零點偏移的影響衰減到頻率要求的范圍以內(nèi)，顯然會影響系統(tǒng)工作的快速性和穩(wěn)定性。

2 頻率外延方法介紹

為了提高逆變器啟動的抗干擾能力，在逆變器的啟停判據(jù)上引入滯環(huán)，即當(dāng)鎖相成功次數(shù)達(dá)到其閾值時才啟動逆變器，當(dāng)鎖相失敗次數(shù)達(dá)到其閾值時才停止逆變器。如圖1所示，其中為頻率，要求其范圍是49.5Hz～50.5Hz ，Status_Flag為逆變器運行狀態(tài)，Status_Flag==1時表示逆變器運行，Status_Flag==0時表示逆變器停止。Bad_Number為不符合頻率要求的計數(shù)次數(shù)，Bad_Treshold為其閾值。同理，Good_Number為符合頻率要求的計數(shù)次數(shù)，Good_Treshold為其閾值，只有計數(shù)次數(shù)到達(dá)閾值時才會發(fā)生逆變器的狀態(tài)改變，其工作過程（見圖1）。

在設(shè)備啟動過程中，Status_Flag==0。若鎖相成功，則Good_Number++，返回Status_ Flag==0，在此過程中，若有一次鎖相失敗，Good_Number清零并且返回Status_Flag==0，當(dāng)Good_Number==Good_Treshold時，以鎖相計算的頻率驅(qū)動逆變器補償剩余電網(wǎng)電壓，返回Status_ Flag=1并且Good_Number清零。

在設(shè)備運行過程中，Status_Flag==1。若鎖相失敗，則Bad_Number++，返回Status_Flag==1，逆變器的驅(qū)動頻率以50Hz外延，在此過程中，若有一次鎖相成功，Bad_Number清零，重新計數(shù)并且以鎖相計算的頻率驅(qū)動逆變器，返回Status_ Flag==1，當(dāng)Bad_Number =Bad_Treshold時，停止逆變器，返回Status_Flag==0并且Bad_Number清零。

3 結(jié)語

為解決變壓器和輸電線路阻抗對過零點準(zhǔn)確檢測的影響，本文提出了一種逆變器快速穩(wěn)定啟動的方法。該方法使用軟件滯環(huán)方式，在頻率不穩(wěn)定時刻采用頻率外延的方法，有效消除了由于逆變器啟動對電壓鎖相過零點的影響，保證了補償裝置逆變電路開關(guān)管穩(wěn)定快速啟動；該方法滯環(huán)上下閾值可根據(jù)工程背景任意設(shè)置，具有很好的普適性。

參考文獻：

[1]劉海春,徐立智,謝少軍.一種新的過零點鎖相方法[J].電力系統(tǒng)保護與控制,2010,38(19):147-150.

[2]林海雪. 電能質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)系列講座 第一講 供電電壓偏差標(biāo)準(zhǔn)[J].建筑電氣,2011,04:3-9.

[3]陳佩.串聯(lián)型電壓暫變補償裝置控制策略及數(shù)字控制系統(tǒng)研究[D].西安工程大學(xué),2010.

*為通訊作者

作者簡介：程新紅（1991-），女，陜西漢中人，碩士研究生，研究方向為電壓暫變補償。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.144