一種多目標(biāo)串聯(lián)型短路限流控制器的研究
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很多破壞電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況是由短路故障引起的。隨著電力系統(tǒng)容量的不斷增加，電網(wǎng)中的短路電流問題也隨之增多，因而限制電力系統(tǒng)短路電流已成為一個急需解決的問題。由于電力電子技術(shù)及大容量電力電子器件的快速發(fā)展，電力電子短路限流器(FCL)是限制短路電流一個較有效手段。它具有動作速度快、允許動作次數(shù)多、控制方便等優(yōu)點(diǎn)，具有很好的應(yīng)用前景。
這里將短路限流控制裝置和限流電抗器串聯(lián)后接在電源和負(fù)載之間，在系統(tǒng)正常運(yùn)行時，換流器用于補(bǔ)償限流電抗器產(chǎn)生的電壓降，并抑制電抗器和負(fù)載產(chǎn)生的諧波，同時可消除電壓暫升、電壓暫降及三相不平衡等問題，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時將控制裝置切出，此時限流電抗器起到了限制短路電流的作用。
2 原理與設(shè)計
2．1 主電路拓?fù)?BR> 圖1為限流電抗器串聯(lián)FCL控制器主電路拓?fù)?。電網(wǎng)側(cè)電壓經(jīng)3個單相FCL控制器，單相FCL控制器由單相PWM整流器和單相逆變器組成。
單相PWM整流器輸出的直流電壓作為3個單相逆變器的直流電源，逆變器的輸出補(bǔ)償由限流電抗器和負(fù)載產(chǎn)生的壓降和諧波。L1，L2，L3為限流電抗器；G1，G2，G3為用于切出換流器的雙向晶閘管；K1，K2，K3用于切出整個裝置。
2．2 單相PWM整流器的控制策略
PWM整流器具有輸入電流諧波含量低，功率因數(shù)高、體積小、重量輕等特點(diǎn)。其控制策略為：將實際直流側(cè)電壓Ud與給定期望值Uref作差，所得結(jié)果經(jīng)PI控制器，其輸出量乘以交流電壓信號的單位量sinA，之后得到電流iref，與電感電流ia作差經(jīng)PI控制器，保證了電感電流跟蹤輸入電壓，最后產(chǎn)生的調(diào)制信號與三角波載波信號比較控制得到IGBT模塊的驅(qū)動信號。
2．3 單相逆變器控制策略
逆變器控制分2部分，首先是對電壓的跟蹤控制，即逆變器的輸出電壓補(bǔ)償因限流電抗器和負(fù)載產(chǎn)生的電壓降落和無功損耗，然后是抑制系統(tǒng)中的諧波，即起到串聯(lián)APF的作用，最后將上述兩個調(diào)制信號進(jìn)行疊加作為逆變器給定電壓參考量與逆變器的實測電壓作差經(jīng)比例積分控制，保證了逆變器電壓跟蹤參考電壓，最后與三角波載波信號比較控制得到IGBT模塊的驅(qū)動信號。
2．3．1 電壓降落的動態(tài)跟蹤控制
目前對于電壓降落的補(bǔ)償方式主要有同相補(bǔ)償、完全補(bǔ)償、最小能量補(bǔ)償這3種控制策略。這里采用完全補(bǔ)償法。該方法可使補(bǔ)償后的負(fù)載電流與理想?yún)⒖茧妷旱姆岛拖辔痪嗤磳崿F(xiàn)了負(fù)載電壓的連續(xù)性，在裝置容量足夠大時，它是一種理想的補(bǔ)償方法。
短路限流控制器與限流電抗器串聯(lián)于系統(tǒng)中，當(dāng)系統(tǒng)未發(fā)生暫降或暫升，且此時假設(shè)負(fù)載為阻感的，則在系統(tǒng)中不存在諧波影響，那么可將該拓?fù)浜喕鐖D2所示。
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