无过渡电阻有载调压变压器自然无环流调控方法

摘要

本发明公开了一种无过渡电阻有载调压变压器自然无环流调控方法，包括以下步骤：步骤1、将稳态时调压单元中各电力电子开关可能的导通状态分为变压器副边电压依次升高的导通状态一、导通状态二、导通状态三；步骤2、采集原边电压和电流，根据计算的电压有效值大小判断是否需要“升压”或者“降压”；步骤3、若需要“升压”或“降压”，则对负载性质调控单元的无功电流指令进行调节；步骤4、不断检测变压器原边的电压和电流状态，当两者满足“自然无环流”切换条件时执行相应的状态切换流程；本发明可在无过渡电阻的情况下解决有载调压过程中的短路问题，同时可避免有载调压过程中由于过渡电阻的接入而引起的损耗和输出电压“暂降”或“暂升”。

说明书

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，特别涉及一种有载调压变压器。

背景技术

目前在有载调压变压器应用中较多的方案是采用机械式开关来调整变压器的分接头，但这种方案的缺点给实际应用带来很多问题，比如机械开关的寿命较短，后期故障率高，使得装置的可维护性较差。相比于机械开关，电力电子开关具有响应速度快、寿命长等优点，为此，近年来将电力电子开关应用于有载调压变压器装置成为一个研究热点。其中，如何在基于电力电子器件的有载调压变压器调压过程中避免短路现象是一个技术难点。

现有关于基于电力电子器件的有载调压变压器的技术方案，一种是直接采用电力电子开关替代原有的机械开关，但为了避免调压过程中可能出现的短路现象保留了原机械式有载调压方案中的过渡电阻，过渡电阻的引入不仅会带来损耗，而且在调压过程中可能引起输出电压的“暂降”或“暂升”。

现有技术方案的另一种是移除过渡电阻，通过精确的选择调压时刻保证调压过程中出现的短路时间足够短，该方案不仅对调压时刻控制精度要求较高，而且其有效的前提是假定调压过程中电力电子开关的速度足够快，短时的短路不会给系统带来较大影响，并未真正解决有载调压过程中的短路问题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种无过渡电阻有载调压变压器自然无环流调控方法，可在无过渡电阻的情况下解决有载调压过程中的短路问题，同时可避免有载调压过程中由于过渡电阻的接入而引起的损耗和输出电压“暂降”或“暂升”。

本发明的目的是这样实现的：一种无过渡电阻有载调压变压器自然无环流调控方法，所述无过渡电阻有载调压变压器包括：

设置在原边的调压单元和设置在副边的负载性质调控单元；

调压单元对应连接在原边每相调压绕组上，调压单元的结构相同，均包含四个电力电子开关，每个电力电子开关由两只反并联晶闸管构成，每只所述电力电子开关的一端与变压器的调压绕组相连，另外一端则直接并接在一起；

负载性质调控单元对应设置有三相，且分别连接在副边每相绕组上，具有无功发生器功能；

自然无环流调控方法包括以下步骤：

步骤1、将稳态时调压单元中各电力电子开关可能的导通状态分为变压器副边电压依次升高的导通状态一、导通状态二、导通状态三；

步骤2、根据变压器的额定电压和电流设定电压阈值μ和电流阈值λ；

步骤3、采集原边电压和电流，根据计算的电压有效值大小判断是否需要“升压”或者“降压”；

当需要“升压”时，则进一步判断当前状态是否位于导通状态一的状态；若当前位于导通状态一的状态则将开关导通状态调整至导通状态二，该次调控结束；若当前不在导通状态一的状态，当判断当前状态是否位于导通状态二的状态，若位于导通状态二的状态则将开关导通状态调整至导通状态三，该次调控结束；若当前既不在导通状态一的状态也不在导通状态二的状态，则说明已到输出电压上限，该次调控结束；

当需要“降压”时，则进一步判断当前状态是否位于导通状态三的状态，若位于导通状态三的状态则将开关导通状态调整至导通状态二，该次调控结束；若当前不在导通状态三的状态，当判断当前状态是否位于导通状态二的状态，若位于导通状态二的状态则将开关导通状态调整至导通状态一，该次调控结束；若当前既不在导通状态三的状态也不在导通状态二的状态，则说明已到输出电压下限，该次调控结束；

当导通状态需要改变时，对负载性质调控单元的无功电流指令进行调节。

优选的，步骤3无功电流指令进行调节具体为：

当检测到处于调压状态时，则逐渐增大无功电流幅值，当无功电流幅值大于负载性质调控单元的额定电流时，则停止增大无功电流的幅值；当检测到脱离调压状态时，则逐渐减小无功电流幅值，当无功电流幅值等于零时，则停止减小无功电流的幅值。

优选的，每相调压单元可根据需要选择设置的数量。

优选的，所述调压绕组包括第一绕组和第二绕组，四个所述电力电子开关分别为第一开关、第二开关、第三开关、第四开关，所述第一绕组的一端作为输入，第二绕组的另一端与第二开关的一端相连，第一开关的一端连接在第一绕组的中部，第二绕组的一端作为输出，第二绕组的另一端与第三开关的一端相连，第四开关一端连接在第二绕组的中部，第一开关的另一端、第二开关的另一端、第三开关的另一端、第四开关的另一端连接在一起。

优选的，当需要“升压”时，若位于导通状态一，等待原边单相电压<-μ且原边单相电流<-λ，或原边单相电压>μ且原边单相电流>λ条件满足后，关闭第二开关的触发脉冲同时开启第一开关的触发脉冲，将开关导通状态调整导通状态二；若当前不在导通状态一，当判断当前状态是否位于导通状态二，若位于导通状态二，等待原边单相电压<-μ且原边单相电流<-λ，或原边单相电压>μ且原边单相电流>λ条件满足后，关闭第三开关的触发脉冲同时开启第四开关的触发脉冲，将开关导通状态调整导通状态三；

当需要“降压”时，则进一步判断当前状态是否位于导通状态三，若位于导通状态三，等待原边单相电压<-μ且原边单相电流>λ，或原边单相电压>μ且原边单相电流<-λ条件满足后，关闭第四开关的触发脉冲同时开启第三开关的触发脉冲，将开关导通状态调整导通状态二；若当前不在导通状态三，当判断当前状态是否位于导通状态二，若位于导通状态二，等待原边单相电压<-μ且原边单相电流>λ，或原边单相电压>μ且原边单相电流<-λ条件满足后，关闭第一开关的触发脉冲同时开启第二开关的触发脉冲，将开关导通状态调整至导通状态一。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1）在无需过渡电阻的情况下避免了有载调压过程中可能出现的短路问题，实现了有载调压过程中的“自然无环流”；

2）避免了调压过程中由于过渡电阻的接入而引起的损耗和输出电压“暂降”或“暂升”。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明所提供的基于电力电子器件的无过渡电阻有载调压变压器拓扑结构图。

图2是本发明所提供的基于电力电子器件的无过渡电阻有载调压变压器自然无环流调控原理。

图3是本发明所提供的“有载调压调控逻辑”流程图。

图4是本发明所提供的“无功电流幅值生成逻辑”流程图。

图5是采用本发明所提供的技术方案在感性负载工况下的“升压”仿真结果。

图6是采用本发明所提供的技术方案在感性负载工况下的“降压”仿真结果。

图7是采用本发明所提供的技术方案在容性负载工况下的“升压”仿真结果。

图8是采用本发明所提供的技术方案在容性负载工况下的“降压”仿真结果。

图9是采用本发明所提供的技术方案在阻性负载工况下的“升压”仿真结果。

图10是采用本发明所提供的技术方案在阻性负载工况下的“降压”仿真结果。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1，本发明所提供的一种无过渡电阻有载调压变压器，其拓扑结构包括：每相的每个调压单元含有四只电力电子开关（以A相为例，第一开关S

参照图2，本发明所提供的无过渡电阻有载调压变压器自然无环流调控方法按照以下步骤具体实施（由于A、B、C三相的调压流程相同，因此下文以A相为例来说明具体的实施步骤）：

步骤1、将稳态时一个调压单元中各电力电子开关可能的导通状态分为三种：S

步骤2、根据变压器的额定电压和电流设定电压阈值μ和电流阈值λ，电压和电流阈值可设定为其额定值的2%~5%，比如额定电压为10kV时，电压阈值μ可选择为200V~500V，额定电流为100A时，电流阈值λ可选择为2 A~5A；

步骤3、参照图2，“有载调压调控逻辑”需采集

若当前不在“S

若当前既不在“S

当需要“降压”时，则进一步判断当前状态是否位于“S

若当前不在“S

若当前既不在“S

步骤4、参照图2，“无功电流幅值生成逻辑”不断检测“调压申请”指令RS的状态，根据RS是否为“1”或“0”对负载性质调控单元的无功电流指令进行调节；具体为，参照图4，无功电流幅值

按照上述具体实施方式，参照图5-图10，在感性、容性和阻性负载下的“升压”和“降压”过程中，不仅保证了变压器输出电压的连续，即实现了有载调压，而且在“升压”和“降压”过程中流过调压绕组的电流

以上内容仅为说明本发明的技术思想，比如图 1中“负载性质调控单元”的电路形式仅是本发明所提供的示意图，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。