變壓器控制系統及其控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電力系統的電能控制領域，特別涉及一種變壓器控制系統及其控制方 法。
【背景技術】
[0002] 靜止同步補償器（Static Synchronous Compensator，以下簡稱STATCOM)，作為電 力電子技術、計算機技術、微控制器技術和控制理論發展的產物，能夠綜合補償電力系統無 功功率，提高功率因數的同時，有效的抑制諧波電流和完成三相不平衡控制，已經成為電力 系統中電能從發出到應用中各個環節的研宄熱點。
[0003] 早期的傳統無功功率補償裝置包括：靜止補償裝置和動態補償裝置。靜止補償裝 置的原理為通過在電網中串、并聯電容器或者電抗器的方法來提高功率因數。但該方法通 過機械開關來投切電容器或電抗器，調節效應差，實時快速性低，對電網沖擊大，不能對補 償量進行連續調節，容易在系統中存在諧波情況下與系統發生并聯諧振放大諧波，增大電 網的諧波含量。動態補償裝置是一臺空載運行的同步電動機，通過控制電機的勵磁裝置就 可以自動調節其吸收或發出的無功功率。但是該方法成本高，噪音大，運行損耗大，不易維 護，而且復雜的控制方法使設備的響應速度也較大。
[0004] 二極管鉗位多電平變流器，受直流側均壓問題等影響，其電壓等級不能做到很高， 在實際工程應用中一般不會超過五電平。為了提高電壓等級、并使輸出電壓諧波含量減小、 降低控制復雜性，本發明采用變壓器隔離型STATCOM控制結構。

【發明內容】

[0005] 本發明的技術方案要解決的技術問題是提高變壓等級，減小輸出電壓的諧波含 量，降低控制復雜性。
[0006] 為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：
[0007] 一種變壓器控制系統，包括：
[0008] 調節器；
[0009] 與所述調節器相連的第一變壓器；
[0010] 與所述調節器相連的第二變壓器；
[0011] 所述第一變壓器的二次側為Y型連接方式，所述第二變壓器的二次側為三角形連 接方式；
[0012] 所述第一變壓器與所述第二變壓器串聯。
[0013] 可選的，所述第一變壓器與所述第二變壓器串聯包括：所述第一變壓器的一次側 與所述第二變壓器的一次側串聯。
[0014] 可選的，所述第一變壓器的二次側與所述第二變壓器的二次側并聯成為輸入端， 所述第一變壓器的二次側為相電壓，所述第二變壓器的二次側為線電壓；所述第一變壓器 的一次側與所述第二變壓器的一次側串聯成為輸出端，所述輸出端與外界電網相連。
[0015] 可選的，所述第一變壓器的一次側包括第一相，第二相和第三相，所述第二變壓器 的一次側包括第四相，第五相和第六相；所述第一變壓器的一次側的第一相與所述第二變 壓器的一次側的第四相串聯形成第一輸出端，所述第一變壓器的一次側的第二相與所述第 二變壓器的一次側的第五相串聯形成第二輸出端，所述第一變壓器的一次側的第三相與所 述第二變壓器的一次側的第六相串聯形成第三輸出端，所述第一輸出端，第二輸出端和第 三輸出端分別與所述外界電網相連接。
[0016] 可選的，所述調節器控制所述第一變壓器的電流和直流側電壓，所述調節器還控 制所述第二變壓器的電流和直流側電壓。
[0017] 可選的，所述調節器包括：第一三電平變流器和第二三電平變流器，所述第一三電 平變流器與所述第一變壓器的二次側相連；所述第二三電平變流器與所述第二變壓器的二 次側相連。
[0018] 可選的，所述第一變壓器的二次側與所述第一三電平變流器的三相的輸出端相連 接；所述第二變壓器的二次側與第二三電平變流器的三相的輸出端相連接。
[0019] -種上述變壓器控制系統的控制方法，包括：
[0020] 控制第一變壓器的電流和直流側電壓，同時控制第二變壓器的電流和直流側電 壓；
[0021] 串聯所述第一變壓器的一次側和所述第二變壓器的一次側形成輸出端，并聯所述 第一變壓器的二次側與所述第二變壓器的二次側形成輸入端，所述第一變壓器的二次側的 電壓為相電壓，所述第二變壓器的二次側的電壓為線電壓；所述第一變壓器和第二變壓器 對所述相電壓和線電壓耦合疊加后，由所述輸出端輸出；
[0022] 對所述相電壓、線電壓以及疊加電壓進行諧波分析。
[0023] 可選的，采用空間矢量脈沖寬度調制算法進行調制。
[0024] 可選的，所述疊加電壓的電壓諧波成分小于所述相電壓和線電壓的諧波成分。
[0025] 本發明采取以上技術方案，與現有技術相比，具有以下優點：
[0026] 采用變壓器結構，可以用較低電壓等級的功率器件與較高電壓等級的電網相連。 變壓器的Y型/三角型結構可以有效降低并入到電網的諧波成分，從而提高了STATCOM的 性能。
【附圖說明】
[0027] 圖1是本發明實施例提供的變壓器控制系統的結構圖；
[0028] 圖2是本發明實施例提供的變壓器控制系統的控制方法的流程圖；
[0029] 圖3是本發明實施例提供的變壓器隔離型STATCOM主電路拓撲結構圖；
[0030]圖4是本發明實施例提供的變壓器結構圖；
[0031]圖5是本發明實施例提供的系統控制框圖；
[0032] 圖6是本發明實施例提供的與Y型變壓器連接的變流器輸出相電壓的波形圖；
[0033] 圖7是本發明實施例提供的與圖6對應的相電壓的頻譜圖；
[0034] 圖8是本發明實施例提供的與三角型變壓器連接的變流器輸出線電壓的波形圖；
[0035] 圖9是本發明實施例提供的與圖8對應的線電壓的頻譜圖；
[0036] 圖10是本發明實施例提供的并聯電壓經輸出端耦合疊加后的疊加電壓的波形 圖；
[0037] 圖11是本發明實施例提供的與圖10對應的疊加電壓的頻譜圖。
【具體實施方式】
[0038] 本發明公開了一種變壓器控制系統及其控制方法。
[0039] 圖1是本發明實施例提供的變壓器控制系統的結構圖，下面結合圖1詳細說明。
[0040] 所述變壓器控制系統包括：
[0041] 調節器1;
[0042] 與所述調節器1相連的第一變壓器2 ;
[0043] 與所述調節器1相連的第二變壓器3 ;
[0044] 所述第一變壓器2的二次側為Y型連接方式，所述第二變壓器3的二次側為三角 形連接方式；
[0045] 所述第一變壓器2與所述第二變壓器3串聯。
[0046] 其中，所述調節器1為PI調節器，具體的可以是比例積分調節器（Proportional Integral Controller，簡稱PI調節器或PI)，PI調節器的輸出和前饋補償以及外界電網電 壓共同決定三電平變流器（三電平變流器包括第一變壓器2和第二變壓器3)的參考電壓 矢量。調節器1采用空間矢量脈沖寬度調制算法對三電平變流器進行調制。
[0047] 所述第一變壓器2與所述第二變壓器3串聯包括：所述第一變壓器2的一次側與 所述第二變壓器3的一次側串聯。
[0048] 所述第一變壓器2的二次側與所述第二變壓器3的二次側并聯成為輸入端，所述 第一變壓器2的二次側為相電壓，所述第二變壓器3的二次側為線電壓；所述第一變壓器2 的一次側與所述第二變壓器3的一次側串聯成為輸出端，所述輸出端與外界電網相連。具 體的可以是：所述第一變壓器2的一次側包括第一相，第二相和第三相，所述第二變壓器3 的一次側包括第四相，第五相和第六相；所述第一變壓器2的一次側的第一相與所述第二 變壓器3的一次側的第四相串聯形成第一輸出端，所述第