串联电压暂变补偿装置的快速稳定启动方法研究

程新红*,刘翠翠,夏冠亚（西安工程大学 电子信息学院,西安 710048）



串联电压暂变补偿装置的快速稳定启动方法研究

程新红*,刘翠翠,夏冠亚
（西安工程大学 电子信息学院,西安 710048）

摘 要：串联电压暂变补偿装置的输出电压的频率应与电网电压的频率保持一致，电网电压的精确锁相是保证串联电压暂变补偿装置数字化实现的基础。由于变压器和输电线路自身阻抗的存在，在电网电压过零点处产生随机噪声，造成多个过零点，影响过零点检测的准确性，提出一种逆变器快速稳定启动的方法，在逆变器启动判据上引入滞环，实现电网电压的精确过零点锁相，并且实现快速稳定启动逆变器。

关键词：串联电压暂变补偿；过零点锁相；快速稳定启动逆变器

为解决电网电压过零锁相时存在的零点漂移和相位延迟问题，文献[1]提出了一种电网电压过零点精确锁相新方法，详细介绍了电网电压过零点精确检测的原理和软件实现方法，电压过零点处会产生随机噪声，造成多个过零点，影响过零点检测的准确性。为解决此问题，本文在文献[1]过零点精确锁相软件实现方法的基础上，引入软件滞环方式，即在逆变器启动过程中，以不影响补偿装置快速性为前提，采用频率外延的方式增加逆变器启动的稳定性，消除锁相电压中逆变器启动时的瞬态分量的影响。

1 基本的锁相方法

据文献[1]的指导思想，当电网电压发生暂变，补偿装置投入工作时，频率要求其范围是49.5Hz～50.5Hz，锁相成功后，对频率进行检测，若频率满足要求，则开启逆变器，对剩余电压进行补偿。若频率不满足要求，则关闭逆变器。但是，由于谐波电压的存在，使得过零点检测更新电网电压频率时存在偏差，按照文献[1]的思想，一旦检测到频率不在指定范围，程序即认为锁相失败，立即封锁逆变器工作，逆变器停止工作后，其初始状态对电路的干扰消除，程序检测到的频率又会回到指定的范围，逆变器又会重新启动。这样反复启停若干个工频周期后，程序检测到的频率才不会发生明显变化，逆变器才稳定工作。可见，以这种控制方式控制补偿装置投入运行，需要若干个周期的缓慢过程，才能使由于逆变器的初始状态对锁相电压过零点偏移的影响衰减到频率要求的范围以内，显然会影响系统工作的快速性和稳定性。

2 频率外延方法介绍

为了提高逆变器启动的抗干扰能力，在逆变器的启停判据上引入滞环，即当锁相成功次数达到其阈值时才启动逆变器，当锁相失败次数达到其阈值时才停止逆变器。如图1所示，其中为频率，要求其范围是49.5Hz～50.5Hz ，Status_Flag为逆变器运行状态，Status_Flag==1时表示逆变器运行，Status_Flag==0时表示逆变器停止。Bad_Number为不符合频率要求的计数次数，Bad_Treshold为其阈值。同理，Good_Number为符合频率要求的计数次数，Good_Treshold为其阈值，只有计数次数到达阈值时才会发生逆变器的状态改变，其工作过程（见图1）。

在设备启动过程中，Status_Flag==0。若锁相成功，则Good_Number++，返回Status_ Flag==0，在此过程中，若有一次锁相失败，Good_Number清零并且返回Status_Flag==0，当Good_Number==Good_Treshold时，以锁相计算的频率驱动逆变器补偿剩余电网电压，返回Status_ Flag=1并且Good_Number清零。

在设备运行过程中，Status_Flag==1。若锁相失败，则Bad_Number++，返回Status_Flag==1，逆变器的驱动频率以50Hz外延，在此过程中，若有一次锁相成功，Bad_Number清零，重新计数并且以锁相计算的频率驱动逆变器，返回Status_ Flag==1，当Bad_Number =Bad_Treshold时，停止逆变器，返回Status_Flag==0并且Bad_Number清零。

3 结语

为解决变压器和输电线路阻抗对过零点准确检测的影响，本文提出了一种逆变器快速稳定启动的方法。该方法使用软件滞环方式，在频率不稳定时刻采用频率外延的方法，有效消除了由于逆变器启动对电压锁相过零点的影响，保证了补偿装置逆变电路开关管稳定快速启动；该方法滞环上下阈值可根据工程背景任意设置，具有很好的普适性。

参考文献：

[1]刘海春,徐立智,谢少军.一种新的过零点锁相方法[J].电力系统保护与控制,2010,38(19):147-150.

[2]林海雪. 电能质量国家标准系列讲座 第一讲 供电电压偏差标准[J].建筑电气,2011,04:3-9.

[3]陈佩.串联型电压暂变补偿装置控制策略及数字控制系统研究[D].西安工程大学,2010.

*为通讯作者

作者简介：程新红（1991-），女，陕西汉中人，硕士研究生，研究方向为电压暂变补偿。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.144