[发明专利]一种应用于大功率电源系统的低次谐波抑制混合控制方法

说明书

本发明公开了一种应用于大功率电源系统的低次谐波抑制混合控制方法，其步骤包括：1将等离子体运行所需的直流电压设置为参考电压；2利用相移控制方法得到任意两台变流单元的直流输出的变化电压范围，判断参考电压是否在直流输出电压的变化范围内，若是，则表示能用相移控制方法控制各个变流单元的实时输出电压，使其任意两台变流单元的触发角保持一定的相位差运行，否则利用串联时序控制方法控制各个变流单元的实时输出电压，从而大功率电源系统在电压全尺度变化下利用混合控制法控制各个变流单元的实时输出电压，使其响应参考电压。本发明能有效抑制低次谐波和提高电压响应性能，从而能提高电源系统的运行可靠性。

技术领域

本发明属于大功率电源治理技术领域，具体的说是一种应用于大功率电源系统的低次谐波抑制混合控制方法。

背景技术

能源短缺是人类社会面临的共同难题。作为新能源的一种，核聚变能因其自身存在的清洁全性和原料的广泛性等特点被看作是人类最理想的能源，以托卡马克为代表的磁约束核聚变装置被认为是目前最有可能实现可控核聚变稳态运行的手段。

在磁约束核聚变装置中，大功率电源变流系统为磁体提供可控电能，大功率电源系统中各变流单元的合理串联，采用串联时序控制方法，满足聚变磁体电源运行要求。随着电源变流系统的功率需求不断增大，运行模式的复杂，要求磁体电源具有快速的动态输出能力，输出电压及电流在四象限工作区间内实时变化，响应等离子体控制的需求。因此，在系统运行过程中，变流器的触发角会随机变化，产生大量频谱复杂的非特征次谐波，特别是低次谐波，会因SVC在电网侧被放大，为电源系统的安全可靠运行带来一定的挑战。

目前，针对低次谐波的治理措施有改善低频段阻尼、引入滤波装置等方面，但并没有取得良好的效果，其可行性，可靠性和经济性方面还需要改进和完善。

发明内容

本发明是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种应用于大功率电源系统的低次谐波抑制混合控制方法，以期能有效抑制低次谐波和提高电压响应性能，从而能提高电源系统的运行可靠性，为基于相控技术的大功率电源系统的低次谐波治理方面提供一种有效借鉴。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

本发明一种应用于大功率电源系统的低次谐波抑制混合控制方法，所述大功率电源系统由两台或三台变流单元串联组成，其特点是，所述低次谐波抑制混合控制方法包括如下步骤：

步骤1：将等离子体运行所需的直流电压设置为参考电压；

步骤2：利用相移控制方法得到任意两台变流单元的直流输出的变化电压范围，判断所述参考电压是否在直流输出电压的变化范围内，若是，则表示能用相移控制方法控制各个变流单元的实时输出电压，使其任意两台变流单元的触发角保持一定的相位差运行，否则利用串联时序控制方法控制各个变流单元的实时输出电压，从而所述大功率电源系统在电压全尺度变化下利用混合控制法控制各个变流单元的实时输出电压，使其响应所述参考电压。

本发明所述的低次谐波抑制混合控制方法的特点也在于，所述相移控制方法是利用90度相移控制方法得到任意两台变流单元的直流输出电压的变化范围：

步骤2.1：将单台变流单元运行时的下直流输出电压的变化范围设置为(-V,V)、触发角变化范围设置为(α_min,α_max)；

步骤2.2：根据多台变流单元串联运行时的功率图解法，利用式(1)得到第一台变流单元的视在功率矢量

式(1)中，α₁为第一台变流单元的触发角；

令第二台变流单元的触发角α₂与第一台变流单元的触发角α₁的相差90°，则利用式(2)得到第二台变流单元的视在功率矢量