[发明专利]基于含双向功率管的功率振荡抑制器及其抑制方法

摘要

本发明公开了一种基于含双向功率管的宽范围可控变压器的功率振荡抑制器，由可控变压器、功率单元、测量与控制模块、交叉相转换模块、滤波电容、输入输出电压互感器和输出电流互感器构成，其输入端与母线1相连，输出端经输电线路与母线2相连。功率振荡抑制器的抑制方法是利用迅速导通、关断的电力电子开关，控制宽范围可控变压器输出侧(副边)分接头的导通与关断，在宽范围可控变压器每相分接头侧串入另外两相绕组，同时增加四组双向功率管改变交叉相绕组导通方向，从而最大范围改变可控变压器输出电压的相位、幅值，实现有功功率和无功功率的调节；当电网出现功率振荡时，根据控制规律，动态调节功率振荡抑制器输出的有功功率和无功功率，使电网尽快地恢复稳定；具有成本低、可靠性高的特点，改善了电网的稳定性、提高了系统的阻尼。

主权项

1.一种基于含双向功率管的宽范围可控变压器的电网功率振荡抑制器，其特征在于包括：宽范围可控变压器(1)、测量与控制模块(2)、第一功率单元(3)和第二功率单元(4)、交叉相转换模块(5)、第三滤波电容(6)和第四滤波电容(7)、输入电压互感器(8)、输出电压互感器(9)和输出电流互感器(10)：所述的宽范围可控变压器(1)的副边包含主接头“1”、正分接头“1+N”、负分接头“1‑N”；所述的第一功率单元(3)由第一组功率管(S1)、第二组功率管(S2)、第一滤波电感(Lf1)和第一滤波电容(Cf1)组成，所述的第一组功率管(S1)和第二组功率管(S2)均由2个绝缘栅双极型晶体管反向串联构成，所述的第一组功率管(S1)的一端与所述的宽范围可控变压器(1)副边的正分接头“1+N”相连，第二组功率管(S2)的一端与所述的宽范围可控变压器(1)副边的负分接头“1‑N”相连，所述的第一组功率管(S1)和第二组功率管(S2)的另一端均与所述的第一滤波电感(Lf1)的一端相连，该第一滤波电感(Lf1)的另一端与所述的交叉相转换模块(5)的输入端相连，所述的第一滤波电容(Cf1)接在所述的宽范围可控变压器(1)副边的正分接头“1+N”和负分接头“1‑N”之间；所述的第二功率单元(4)由第三组功率管(S3)、第四组功率管(S4)、第二滤波电感(Lf2)和第二滤波电容(Cf2)组成，所述的第三组功率管(S3)和第四组功率管(S4)均由2个绝缘栅双极型晶体管反向串联构成，所述的第三组功率管(S3)的一端与所述的交叉相转换模块(5)的第一输出端相连，第四组功率管(S4)的一端与所述的交叉相转换模块(5)的第二输出端，即交叉相转换模块(5)的输入端相连，所述的第三组功率管(S3)和第四组功率管(S4)的另一端均与所述的第二滤波电感(Lf2)的一端相连，该第二滤波电感(Lf2)的另一端与所述的输出电流互感器(10)的一端相连，所述的第二滤波电容(Cf2)接在所述的交叉相转换模块(5)的第一输出端与第二输出端之间；所述的交叉相转换模块(5)由所述的宽范围可控变压器(1)的副边正分接头(11)、负分接头(12)组成的绕组和第一双向功率管(Sa1)、第二双向功率管(Sa2)第三双向功率管(Sa3)、第四双向功率管(Sa4)组成，所述的第一双向功率管(Sa1)、第二双向功率管(Sa2)、第三双向功率管(Sa3)、第四双向功率管均由2个绝缘栅双极型晶体管反向串联构成；所述的第三滤波电容(6)一端和所述的宽范围可控变压器(1)的副边的主接头“1”连接，另一端和所述的第一滤波电感(Lf1)连接；所述的第四滤波电容(7)一端和所述的第一滤波电感(Lf1)连接，另一端和所述的第二滤波电感(Lf2)的另一端连接；所述的输入电压互感器(8)，一侧与所述的宽范围可控变压器(1)的原边输入电压主电路相连，电压信号输出端(Vain)与所述的测量与控制模块(2)的电压信号输入端口相连；所述的输出电压互感器(9)，一侧与所述的宽范围可控变压器(1)的副边输出电压主电路相连，电压信号输出端(Vaout)与所述的测量与控制模块(2)的电压信号输入端口相连；所述的输出电流互感器(10)串接在所述的宽范围可控变压器(1)的输出主电路中，其电流信号输出端(Iaout)与所述的测量与控制模块(2)的电流信号输入端口相连；所述的测量与控制模块(2)的控制信号的输出端分别与所述的第一功率单元(3)的第一组功率管(S1)和第二组功率管(S2)的控制端、第二功率单元(4)的第三组功率管(S3)和第四组功率管(S4)的控制端及所述的第一双向功率管(Sa1)、第二双向功率管(Sa2)第三双向功率管(Sa3)、第四双向功率管(Sa4)的控制端相连，控制所述的第一组功率管(S1)和第二组功率管(S2)交替导通，第三组功率管(S3)和第四组功率管(S4)交替导通，该测量与控制模块(2)与上位机相连。