本發明專利技術公開了一種基于含雙向功率管的寬范圍可控變壓器的動態潮流控制裝置，由可控變壓器、功率單元、測量與控制模塊、交叉相轉換模塊、濾波電容、輸入輸出電壓互感器和輸出電流互感器構成，動態潮流的控制方法是利用迅速導通、關斷的電力電子開關，控制寬范圍可控變壓器輸入側(原邊)分接頭的導通與關斷，在寬范圍可控變壓器每相分接頭側串入另外兩相繞組，同時增加四組雙向功率管改變交叉相繞組導通方向，從而最大范圍改變可控變壓器輸出電壓的相位、幅值，實現了有功功率和無功功率的調節，由于對寬范圍可控變壓器的分接頭導通進行控制，從而實現對電力網的動態潮流進行調節控制，本發明專利技術具有成本低，動態潮流的控制可靠性高的特點。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及柔性交流輸電
，特別是一種基于含雙向功率管的寬范圍可控變壓器的動態潮流控制裝置及其控制方法。
技術介紹
隨著大型電力系統的互聯以及各種新設備的使用，在使發電、輸電更經濟、高效的同時也增加了電力系統的規模和復雜性，電網運行在穩定極限邊緣的可能性也大為增加。當前，我國已經到了大區電網互聯、全國統一聯網的新階段。大區聯網帶來很多優點，但電網運行和穩定控制將變得更加復雜。電網運行的靈活性、潮流可控性以及電網穩定性成為越來越迫切需要解決的問題。電壓穩定是電力系統研究中的一項重要課題。電力工業的市場化變革和近幾年世界范圍內多次發生的大停電事故，使得電壓穩定問題受到電力工業界和學術界的高度關注。國際上發生的多個大型電力系統電壓失穩的共同特點是：系統受到擾動之后，系統中的頻率和角度基本維持不變，即沒有明顯的功角穩定問題，而某些節點電壓則持續下降且不可控制，最終導致系統電壓崩潰、大量負荷丟失甚至系統崩潰瓦解的局面。在現代交流輸電系統中，雖然計算機技術已經得到廣泛應用，但是就其控制手段來講，仍然是機械式的。無論是發電機調速器、斷路器、傳統的有載調壓器，還是移相器，在控制的終端，任務最后落實于機械動作上。在許多場合，特別是對于電力系統穩定控制，速度往往是成敗的關鍵。機械慣性限制了機械式控制動作速度的提高，嚴重阻礙了在事故處理及系統穩定控制中的應用。電子化的控制手段，能夠實現機械式控制不可比擬的動作速度,而且壽命不受動作次數和動作速度的影響。近年來，我國電網的快速發展使得電網結構和運行方式的復雜程度大大提高，同時，智能電網的建設要求能靈活可靠地改善潮流分布、提高系統穩定性和輸電能力。柔性交流輸電系統(FlexibleAlternateCurrentTransmissionSystem，以下簡稱為FACTS)技術，具有快速可靠的調節特性，能很好地滿足電網控制要求，從根本上改變了交流輸電網過去基本只依靠機械型、慢速、間斷及不精確的控制和優化技術措施的局面。很多FACTS控制器，如靜止無功補償器(SVC)、可控串補(TCSC)以及靜止同步補償器(STATCOM)等已成為提高500kV線路輸電能力與暫態穩定水平的關鍵技術，在國外已有示范工程實施。但由于電力系統控制的復雜性，目前的FACTS技術也存在很大的局限性：(1)FACTS裝置控制器相互影響，導致性能惡化；(2)工程造價高，推廣應用困難；(3)自身的損耗較大；(4)FACTS裝置故障引起的電力系統穩定性問題。專利技術專利CN102801160B，提出基于電壓幅值與相角控制的動態潮流控制器及其控制方法，雖可解決部分問題，但其相角調節范圍只能超前不能滯后，故只能單向調節系統潮流，不具有雙向調節能力。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術的目的是提供一種基于含雙向功率管的寬范圍可控變壓器的動態潮流控制裝置及其控制方法，該裝置基于含雙向功率管的寬范圍可控變壓器具有的低成本、高可靠性特點。它將提高電力系統的潮流調節、輸電能力、系統穩定性、可靠性等，使我國電網真正成為堅強的智能電網。本專利技術的技術解決方案如下：一種基于含雙向功率管的寬范圍可控變壓器的動態潮流控制裝置，其特點在于該裝置包括：寬范圍可控變壓器、測量與控制模塊、第一功率單元、第二功率單元、交叉相轉換模塊、第三濾波電容、第四濾波電容、輸入電壓互感器、輸出電壓互感器和輸出電流互感器：所述的寬范圍可控變壓器的原邊包含主接頭“1”、正分接頭“1+N”和負分接頭“1-N”；所述的第一功率單元由第一組功率管、第二組功率管、第一濾波電感和第一濾波電容組成，所述的第一組功率管和第二組功率管均由2個絕緣柵雙極型晶體管反向串聯構成，所述的第一組功率管的一端與所述的寬范圍可控變壓器原邊的正分接頭“1+N”相連，第二組功率管的一端與所述的寬范圍可控變壓器原邊的負分接頭“1-N”相連，所述的第一組功率管和第二組功率管的另一端均與所述的第一濾波電感的一端相連，該第一濾波電感的另一端與所述的交叉相轉換模塊的輸出端相連，所述的第一濾波電容接在所述的寬范圍可控變壓器原邊的正分接頭“1+N”和負分接頭“1-N”之間；所述的第二功率單元由第三組功率管、第四組功率管、第二濾波電感和第二濾波電容組成，所述的第三組功率管和第四組功率管均由2個絕緣柵雙極型晶體管反向串聯構成，所述的第三組功率管的一端與所述的交叉相轉換模塊的第一輸入端相連，第四組功率管的一端與所述的交叉相轉換模塊的第二輸入端相連，所述的第三組功率管和第四組功率管的另一端均與所述的第二濾波電感的一端相連，該第二濾波電感的另一端與所述的寬范圍可控變壓器的原邊輸入電壓主電路相連，所述的第二濾波電容接在所述的交叉相轉換模塊的第一輸入端與第二輸入端之間；所述的交叉相轉換模塊由另外兩相所述的交叉相繞組即可控變壓器的原邊正分接頭、負分接頭組成的繞組和四組雙向功率管組成；所述的雙向功率管由2個絕緣柵雙極型晶體管反向串聯構成；A相：所述的交叉相轉換模塊由C相串入的NVcin繞組、B相串入的NVbin繞組和第一雙向功率管、第二雙向功率管、第三雙向功率管和第四雙向功率管組成，所述的第一雙向功率管的一端與所述的第一濾波電感的另一端相連，另一端與所述的C相NVcin繞組的負分接頭相連，C相NVcin繞組的正分接頭與所述的B相NVbin繞組的負分接頭相連，B相NVbin繞組的正分接頭與所述的第三雙向功率管的一端相連，所述的第三雙向功率管的另一端與第二功率單元的第三功率管的輸入端相連；所述的第二雙向功率管的一端與所述的第一雙向功率管一端相連，另一端與所述的第三雙向功率管的一端相連；所述的第四雙向功率管的一端與所述的第一雙向功率管的另一端相連，另一端與所述的第三雙向功率管(Sa3)的另一端相連；B相：所述的交叉相轉換模塊由A相串入的NVAin繞組、C相串入的NVcinn繞組和第一雙向功率管、第二雙向功率管、第三雙向功率管和第四雙向功率管組成，所述的第一雙向功率管的一端與所述的第一濾波電感的另一端相連，另一端與所述的A相NVAinn繞組的負分接頭相連，A相NVAinn繞組的正分接頭與所述的C相NVcin繞組的負分接頭相連，C相NVcin繞組的正分接頭與所述的第三雙向功率管的一端相連，該第三雙向功率管的另一端與所述的第二功率單元的第三功率管的輸入端相連；所述的第二雙向功率管的一端與所述的第一雙向功率管一端相連，另一端與所述的第三雙向功率管一端相連；所述的第四雙向功率管的一端與所述的第一雙向功率管的另一端相連，另一端與所述的第三雙向功率管的另一端相連；C相：所述的交叉相轉換模塊由B相串入的NVBin繞組、A相串入的NVAin繞組和第一雙向功率管、第二雙向功率管、第三雙向功率管和第四雙向功率管組成，所述的第一雙向功率管的一端與所述的第一濾波電感的另一端相連，另一端與所述的B相NVBin繞組的負分接頭相連，B相NVBin繞組的正分接頭與所述的A相NVAin繞組的負分接頭相連，A相NVAin繞組的正分接頭與所述的第三雙向功率管的一端相連，所述的第三雙向功率管的另一端與第二功率單元的第三功率管的輸入端相連；所述的第二雙向功率管的一端與所述的第一雙向功率管一端相連，另一端與所述的第三雙向功率管的一端相連；所述的第四雙向功率管的一端與所述本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于含雙向功率管的寬范圍可控變壓器的動態潮流控制裝置，其特征在于該裝置包括：寬范圍可控變壓器(1)、測量與控制模塊(2)、第一功率單元(3)、第二功率單元(4)、交叉相轉換模塊(5)、第三濾波電容(6)、第四濾波電容(7)、輸入電壓互感器(8)、輸出電壓互感器(9)和輸出電流互感器(10)：所述的寬范圍可控變壓器(1)的原邊包含主接頭“1”、正分接頭“1+N”和負分接頭“1?N”；所述的第一功率單元(3)由第一組功率管(S1)、第二組功率管(S2)、第一濾波電感(Lf1)和第一濾波電容(Cf1)組成，所述的第一組功率管(S1)和第二組功率管(S2)均由2個絕緣柵雙極型晶體管反向串聯構成，所述的第一組功率管(S1)的一端與所述的寬范圍可控變壓器(1)原邊的正分接頭“1+N”相連，第二組功率管(S2)的一端與所述的寬范圍可控變壓器(1)原邊的負分接頭“1?N”相連，所述的第一組功率管(S1)和第二組功率管(S2)的另一端均與所述的第一濾波電感(Lf1)的一端相連，該第一濾波電感(Lf1)的另一端與所述的交叉相轉換模塊(5)的輸出端相連，所述的第一濾波電容(Cf1)接在所述的寬范圍可控變壓器(1)原邊的正分接頭“1+N”和負分接頭“1?N”之間；所述的第二功率單元(4)由第三組功率管(S3)、第四組功率管(S4)、第二濾波電感(Lf2)和第二濾波電容(Cf2)組成，所述的第三組功率管(S3)和第四組功率管(S4)均由2個絕緣柵雙極型晶體管反向串聯構成，所述的第三組功率管(S3)的一端與所述的交叉相轉換模塊(5)的第一輸入端相連，第四組功率管(S4)的一端與所述的交叉相轉換模塊(5)的第二輸入端相連，所述的第三組功率管(S3)和第四組功率管(S4)的另一端均與所述的第二濾波電感(Lf2)的一端相連，該第二濾波電感(Lf2)的另一端與所述的寬范圍可控變壓器的原邊輸入電壓主電路相連，所述的第二濾波電容(Cf2)接在所述的交叉相轉換模塊(5)的第一輸入端與第二輸入端之間；所述的交叉相轉換模塊(5)由所述的寬范圍可控變壓器(1)的原邊正分接頭(11)、負分接頭(12)組成的繞組和第一雙向功率管(Sa1)、第二雙向功率管(Sa2)第三雙向功率管(Sa3)、第四雙向功率管(Sa4)組成，所述的第一雙向功率管(Sa1)、第二雙向功率管(Sa2)、第三雙向功率管(Sa3)、第四雙向功率管(Sa4)均由2個絕緣柵雙極型晶體管反向串聯構成；所述的第三濾波電容(6)一端和所述的寬范圍可控變壓器(1)的原邊包含主接頭“1”連接，另一端和所述的第一濾波電感(Lf1)連接；所述的第四濾波電容(7)一端和所述的獨特濾波電感(Lf1)連接，另一端和所述的第二濾波電感(Lf2)連接；所述的輸入電壓互感器(8)，一側與寬范圍可控變壓器原邊輸入電壓主電路相連，電壓信號輸出端(Vain)與所述的測量與控制模塊(2)的電壓信號輸入端口相連；所述的輸出電壓互感器(9)，一側與寬范圍可控變壓器原邊輸出電壓主電路相連，電壓信號輸出端(Vaout)與所述的測量與控制模塊(2)的電壓信號輸入端口相連；所述的輸出電流互感器(10)，串接在寬范圍可控變壓器的輸出主電路中，其電流信號輸出端(Iaout)與所述的測量與控制模塊(2)的電流信號輸入端口相連；所述的測量與控制模塊(2)的控制信號輸出端分別與所述的第一功率單元(3)的第一組功率管(S1)和第二組功率管(S2)的控制端、所述的第二功率單元(4)的第三組功率管(S3)和第四組功率管(S4)的控制端及所述的交叉相轉換模塊(5)的第一雙向功率管(Sa1)、第二雙向功率管(Sa2)第三雙向功率管(Sa3)、第四雙向功率管(Sa4)的控制端相連，該測量與控制模塊(2)與上位機相連。...
【技術特征摘要】
1.一種基于含雙向功率管的寬范圍可控變壓器的動態潮流控制裝置，其特征在于該裝置包括：寬范圍可控變壓器(1)、測量與控制模塊(2)、第一功率單元(3)、第二功率單元(4)、交叉相轉換模塊(5)、第三濾波電容(6)、第四濾波電容(7)、輸入電壓互感器(8)、輸出電壓互感器(9)和輸出電流互感器(10)：所述的寬范圍可控變壓器(1)的原邊包含主接頭“1”、正分接頭“1+N”和負分接頭“1-N”；所述的第一功率單元(3)由第一組功率管(S1)、第二組功率管(S2)、第一濾波電感(Lf1)和第一濾波電容(Cf1)組成，所述的第一組功率管(S1)和第二組功率管(S2)均由2個絕緣柵雙極型晶體管反向串聯構成，所述的第一組功率管(S1)的一端與所述的寬范圍可控變壓器(1)原邊的正分接頭“1+N”相連，第二組功率管(S2)的一端與所述的寬范圍可控變壓器(1)原邊的負分接頭“1-N”相連，所述的第一組功率管(S1)和第二組功率管(S2)的另一端均與所述的第一濾波電感(Lf1)的一端相連，該第一濾波電感(Lf1)的另一端與所述的交叉相轉換模塊(5)的輸出端相連，所述的第一濾波電容(Cf1)接在所述的寬范圍可控變壓器(1)原邊的正分接頭“1+N”和負分接頭“1-N”之間；所述的第二功率單元(4)由第三組功率管(S3)、第四組功率管(S4)、第二濾波電感(Lf2)和第二濾波電容(Cf2)組成，所述的第三組功率管(S3)和第四組功率管(S4)均由2個絕緣柵雙極型晶體管反向串聯構成，所述的第三組功率管(S3)的一端與所述的交叉相轉換模塊(5)的第一輸入端相連，第四組功率管(S4)的一端與所述的交叉相轉換模塊(5)的第二輸入端相連，所述的第三組功率管(S3)和第四組功率管(S4)的另一端均與所述的第二濾波電感(Lf2)的一端相連，該第二濾波電感(Lf2)的另一端與所述的寬范圍可控變壓器的原邊輸入電壓主電路相連，所述的第二濾波電容(Cf2)接在所述的交叉相轉換模塊(5)的第一輸入端與第二輸入端之間；所述的交叉相轉換模塊(5)由所述的寬范圍可控變壓器(1)的原邊正分接頭(11)、負分接頭(12)組成的繞組和第一雙向功率管(Sa1)、第二雙向功率管(Sa2)第三雙向功率管(Sa3)、第四雙向功率管(Sa4)組成，所述的第一雙向功率管(Sa1)、第二雙向功率管(Sa2)、第三雙向功率管(Sa3)、第四雙向功率管(Sa4)均由2個絕緣柵雙極型晶體管反向串聯構成；所述的第三濾波電容(6)一端和所述的寬范圍可控變壓器(1)的原邊包含主接頭“1”連接，另一端和所述的第一濾波電感(Lf1)連接；所述的第四濾波電容(7)一端和所述的獨特濾波電感(Lf1)連接，另一端和所述的第二濾波電感(Lf2)連接；所述的輸入電壓互感器(8)，一側與寬范圍可控變壓器原邊輸入電壓主電路相連，電壓信號輸出端(Vain)與所述的測量與控制模塊(2)的電壓信號輸入端口相連；所述的輸出電壓互感器(9)，一側與寬范圍可控變壓器原邊輸出電壓主電路相連，電壓信號輸出端(Vaout)與所述的測量與控制模塊(2)的電壓信號輸入端口相連；所述的輸出電流互感器(10)，串接在寬范圍可控變壓器的輸出主電路中，其電流信號輸出端(Iaout)與所述的測量與控制模塊(2)的電流信號輸入端口相連；所述的測量與控制模塊(2)的控制信號輸出端分別與所述的第一功率單元(3)的第一組功率管(S1)和第二組功率管(S2)的控制端、所述的第二功率單元(4)的第三組功率管(S3)和第四組功率管...
【專利技術屬性】
技術研發人員：馮琳，江秀臣，汪可友，韓蓓，李國杰，王琨，
申請(專利權)人：上海駒電電氣科技有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31
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