[发明专利]一种变电站模拟送电装置及其控制方法

权利要求书

1.一种变电站模拟送电装置，其特征在于，包括前级和后级，所述前级为三相整流器，所述三相整流器与三相电源连接，用于将三相交流电转换为直流电，所述后级为三相逆变器，所述三相逆变器与三相整流器连接，用于将前级输出的直流电转换为所需要的三相交流电并输出。

2.根据权利要求1所述的一种变电站模拟送电装置，其特征在于，所述三相整流器主要由六个功率开关管T_a1、T_b1、T_c1、T_a2、T_b2、T_c2和两个直流侧稳压电容C₁、C₂组成，三相电源的a相分别连接T_a1的发射极、T_a2的集电极，b相分别连接T_b1的发射极、T_b2的集电极，c相分别连接T_c1的发射极、T_c2的集电极，T_a1、T_b1、T_c1的集电极相连作为三相整流器的正极，T_a2、T_b2、T_c2的发射极相连作为三相整流器的负极，所述电容C₁、C₂并联在三相整流器的正负极之间，且C₁＝C₂。

3.根据权利要求2所述的一种变电站模拟送电装置，其特征在于，所述功率开关管T_a1、T_b1、T_c1、T_a2、T_b2、T_c2为IGBT模块。

4.根据权利要求1所述的一种变电站模拟送电装置，其特征在于，所述三相逆变器主要由六个功率开关管T₁、T₂、T₃、T₄、T₅、T₆组成，三相整流器的正极分别连接T₁、T₃、T₅的集电极，负极分别连接T₂、T₄、T₆的发射极，T₁的发射极与T₂的集电极相连作为三相逆变器的A相输出，T₃的发射极与T₄的集电极相连作为三相逆变器的B相输出，T₅的发射极与T₆的集电极相连作为三相逆变器的C相输出。

5.根据权利要求4所述的一种变电站模拟送电装置，其特征在于，所述功率开关管T₁、T₂、T₃、T₄、T₅、T₆为IGBT模块。

6.一种如权利要求1-5任一项所述变电站模拟送电装置的控制方法，其特征在于，对送电装置进行基于变压器短路阻抗的功率前馈无差拍控制，具体为：

应用基尔霍夫电压定律对送电装置进行建模，有：

式中，V_Sa、V_Sb、V_Sc为三相电源电压，i_Sa、i_Sb、i_Sc为送电装置的输入电流，V_Ha、V_Hb、V_Hc为送电装置的输出电压，i_Ha、i_Hb、i_Hc为送电装置的输出电流，L₁、L₂为送电装置滤波电抗；

获取高对中短路阻抗Z_1-2％、高对低短路阻抗Z_1-3％，由此得到高对中的短路功率为：

式中，i_hk为送电装置的输出电流，k＝a、b、c；

高对低的短路功率为：

设送电装置前级输入功率为P，根据能量守恒原理有：

(3U_mI_mcosθ)/2＝P (4)

式中，U_m为送电装置前级输入电压峰值，I_m为送电装置前级相电流峰值，θ为功率因数角；忽略变压器的漏抗，即cosθ＝1，得到送电装置前级相电流峰值的指令信号：

I_m＝2P/(3U_m) (5)

当变压器空载时，有：

当变压器高压侧通入额定电流，中压侧三相短路，低压侧开路时，有：

当变压器高压侧通入额定电流，中压侧开路，低压侧三相短路时，有：

为保证送电装置直流侧电压的稳定，采用一PI调节器来调节直流侧电压外环：

I_out＝K_PΔU_dc+K_I∫ΔU_dcdt (9)

式中，I_out为PI调节器的输出指令信号，K_P和K_I分别为PI调节器的比例和积分系数，ΔU_dc为直流侧参考电压与实时电压的差；

由此得到送电装置前级输入电流分量为：

I_P＝I_m+I_out (10)

根据能量守恒定律，送电装置的输入功率P等于输出功率P’，由此得到送电装置的输出电压：

式中：V_hk为送电装置的输出电压，k＝a、b、c；

当变压器空载时，送电装置的输出功率为0，因此对于送电装置后级控制，只需稳定其外环电压即可，无需考虑能量补偿；

当变压器高压侧通入额定电流，中压侧三相短路，低压侧开路时，有：

当变压器高压侧通入额定电流，中压侧开路，低压侧三相短路时，有：