[发明专利]一种基于SVG的直流融冰装置控制系统

说明书

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种基于SVG(Static Var Generator，静止无功发生器)的直流融冰控制系统。

背景技术

近年我国南方地区冰冻雨雪灾害频发，电力系统因输电线路覆冰而出现大量断线、倒塔现象，作为电力系统的重大自然灾害之一，引起了供电中断甚至电网解列等事故。而针对上述事故的修复工作难度大、周期长，会对电力系统用至国民经济构成严重威胁，为消除输出电线路覆冰带来的危害，目前国内通常采用直流融冰技术对输电线路进行融冰。

行业内所研制的传统的直流融冰装置多数采用了基于SVC的拓扑结构，其优点是造价低、实现简单，在平时可作SVC运行，在冬季线路覆冰时则可作为融冰装置使用。其缺点是工作时谐波含量高，需要配套滤波装置，且占地面积大，输出电压电流可调范围有限。随着电力电子技术的发展，目前出现了新一代的基于SVG的直流融冰装置，其在主回路拓扑上由两个星接的SVG组成，每个桥臂由多个模块串联组成，以构成模块化多电平换流器，该类产品相比传统的基于SVC直流融冰装置的优点是运行于直流融冰模式时可实现零起调压或零起升流，调节范围宽，且输出电流谐波含量低，不需配置滤波装置，平时运行于SVG模式时可接收上级调度指令进行连续的无功功率调节。

对于新型的基于SVG的直流融冰装置，与传统的基于SVC的直流融冰装置相比，在多方面有较大区别，包括拓扑结构、运行模式切换等，而主要的是新型的SVG融冰装置采用模块化多电平的拓扑，在一般的装置内会有近百个模块需要独立控制，而传统的基于SVC的融冰装置主回路一般采用六脉波或12脉波，主回路需要控制的器件数目相对很少，因而需针对新型的基于SVG直流融冰装置的特点设计一种控制系统以满足装置运行要求。

发明内容

为解决传统基于SVC直流融冰装置工作时谐波电流大，占地面积大的问题，提出了一种基于SVG的直流融冰装置，该新型装置的拓扑结构及功率模块数量较多，传统的控制系统架构难以实现控制，本发明提出了一种基于SVG的直流融冰装置控制系统，具体采用以下技术方案。

一种基于SVG的直流融冰装置控制系统，其特征在于：所述直流融冰装置控制系统采用分层分相的架构体系控制直流融冰装置在SVG及直流融冰模式下切换。

所述直流融冰装置具有两层保护：

系统级保护，用于进行直流融冰装置整体的交流过压、交流欠压、交流过流、电网电压不平衡保护，由系统控制器实现；

装置级保护，用于进行直流融冰装置内部的直流过压、桥臂过流、IGBT故障、PWM脉冲丢失、通信故障保护，由桥臂控制器及就地控制器实现。

本发明公开的一种基于SVG的直流融冰装置控制系统，所述直流融冰装置包括两套星接的SVG，两套SVG分别形成三相上桥臂和三相下桥臂，各桥臂均有多个功率模块单元组成，两套星接的SVG的中性点引出分别作为直流融冰装置输出的正负极；其特征在于：

所述直流融冰装置控制系统包括一系统控制器、两个桥臂控制器、多个就地控制器，其中系统控制器接受后台下发的指令，完成控制保护算法计算、逻辑顺序控制，所述系统控制器计算生成的系统指令即三相上桥臂和三相下桥臂对应的第一调制波1和第二调制波2下发给桥臂控制器；

所述桥臂控制器分别与系统控制器和对应桥臂的就地控制器通讯，接收就地控制器所采集的各功率单元的直流电压，以各功率单元直流电压的平均值为控制目标生成第三调制波，将所述第三调制波与系统指令相叠加生成总的调制波下发给就地控制器；

就地控制器用于功率单元的直接控制，就地控制器根据桥臂控制器下发的总的调制波对功率单元内的开关器件(IGBT)进行直接驱动，所述就地控制器还采集功率单元的直流电压、三相上下桥臂的总直压、温度数据上送至桥臂控制器。

本发明具有以下有益的技术效果：

本发明的有益效果在于能够采用较少的功率模块，就能够获得较高电能质量的直流电流/电压和交流电流输出；相比于基于SVC的融冰装置，电流谐波小，不需要额外添加滤波器；相比于半H桥结构的柔性直流输电，输出直压能够从0电压开始。

附图说明

图1一种基于SVG的直流融冰装置；

图2一种基于SVG的直流融冰装置控制系统结构图；

图3系统控制器结构框图；

图4桥臂控制器结构框图；

图5就地控制器结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明设计的一种基于SVG的直流融冰装置控制系统实施方案作详细的举例说明。