[发明专利]基于磁链控制的变压器及励磁涌流抑制方法

摘要

本发明公开一种基于磁链控制的变压器及励磁涌流抑制方法，在变压器的二次绕组或辅助绕组接入一小容量DC/AC变流器，在空载合闸之前，检测一次侧电网电压的相位，根据绕组电压与铁芯磁链之间的关系，导出铁芯磁链的参考指令。在同步旋转坐标系下构建铁芯磁链闭环PI控制系统，以控制变流器的输出电压，使铁芯磁链对磁链参考值进行无静差跟踪，从而在空载合闸之前能够在铁芯中预先建立一个与电网电压相位差为90度的正弦同步磁链。通过上述措施，无论变压器何时合闸，铁芯磁链将直接处于稳态而无暂态过程，从而能彻底消除励磁涌流。

主权项

1.一种基于磁链控制的变压器，其特征在于：包括主变压器、DC/AC变流器以及辅助电源；所述主变压器采用单相双绕组或单相三绕组结构，且DC/AC变流器采用单相全桥变流器，或者，所述主变压器采用三相双绕组或三相三绕组结构，且DC/AC变流器采用电容中点引出的三相半桥变流器；辅助电源与DC/AC变流器的直流母线电容并联，DC/AC变流器的输出端与主变压器的二次绕组或辅助绕组相连；所述基于磁链控制的变压器还包括通过控制DC/AC变流器以在主变压器接入电网前建立主变压器铁芯同步稳态磁链的铁芯磁链控制模块；所述铁芯磁链控制模块在主变压器空载合闸之前，通过控制DC/AC变流器的端电压对主变压器铁芯磁链进行控制，使主变压器铁芯磁链实时跟踪给定的稳态指令以消除直流偏磁；其中，对铁芯磁链进行控制包括以下步骤：根据铁芯磁链幅值与电网电压有效值之间的关系，算出磁链的幅值，将磁链的幅值作为dq同步旋转坐标系下q轴磁链的参考值；检测铁芯磁链瞬时值，并通过90度延迟构造该瞬时值在两相静止坐标系下的正交磁链信号，对两相静止坐标系下的磁链信号进行坐标变换，将通过坐标变换得出的dq同步旋转坐标系下的q轴磁链信号作为磁链瞬时反馈值，将该反馈值与所述参考值的偏差送入PI控制器进行计算，得出磁链的q轴调制信号，令磁链的d轴调制信号为0，对dq同步旋转坐标系下的磁链调制信号进行坐标反变换，得到静止坐标系下的磁链调制信号，对其中静止坐标系下α轴的磁链调制信号进行SPWM调制，得出变流器的驱动脉冲以驱动单相全桥变流器发出脉冲电压，从而控制铁芯磁链，或者，对铁芯磁链进行控制包括以下步骤：根据铁芯磁链幅值与电网电压有效值之间的关系，算出磁链的幅值，将磁链的幅值作为dq0同步旋转坐标系下q轴磁链的参考值，令d轴与0轴磁链的参考值为0；检测三相铁芯磁链瞬时值，得到三相静止坐标系下a轴、b轴、c轴的磁链信号，对三相静止坐标系下的磁链信号进行坐标变换，将通过坐标变换得到的dq0同步旋转坐标系下的d轴、q轴、0轴的磁链信号作为磁链瞬时反馈值，将d轴、q轴及0轴反馈值与对应磁链的参考值的偏差分别送入PI控制器进行计算，得到磁链的d轴、q轴及0轴调制信号，对dq0同步旋转坐标系下的磁链调制信号进行坐标反变换，得出三相静止坐标系下a轴、b轴、c轴的调制信号，对各调制信号进行SPWM调制，得出变流器的驱动脉冲以驱动电容中点引出的三相半桥变流器发出脉冲电压，从而控制三相铁芯的磁链。