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500kW PCS变流器 G2软件详细设计.doc
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1,概述 2 2,控制算法设计 2 2.1 矢量控制算法设计 2 2.2 DCI的控制 2 2.3 小脉冲剔除 3 3,降额功能设计 3 3.1 输出总电流限幅 4 3.2 有功功率限幅 5 3.2.1 输入过电流降额的实现 6 3.2.2 过频率降额 7 3.2.3 软关机功能 8 3.2.4 开机功率软起 9 4,电力调度功能设计 10 4.1 调度指令的产生 10 4.2 调度的执行 11 4.2.1 调度的开环部分 11 4.2.2 调度的闭环部分 12 5,SVG功能 13 5.1 SVG运行模式判断 13 5.2 SVG运行模式的执行 15 6,外置传感器自适应功能 15 7,总结 16
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第 1 页 共 16 页
500kW G2 软件详细设计
目 录
1,概述..............................................................................................................................................2
2,控制算法设计..............................................................................................................................2
2.1 矢量控制算法设计............................................................................................................2
2.2 DCI 的控制.........................................................................................................................2
2.3 小脉冲剔除........................................................................................................................3
3,降额功能设计..............................................................................................................................3
3.1 输出总电流限幅................................................................................................................4
3.2 有功功率限幅....................................................................................................................5
3.2.1 输入过电流降额的实现........................................................................................6
3.2.2 过频率降额............................................................................................................7
3.2.3 软关机功能............................................................................................................8
3.2.4 开机功率软起........................................................................................................9
4,电力调度功能设计....................................................................................................................10
4.1 调度指令的产生..............................................................................................................10
4.2 调度的执行......................................................................................................................11
4.2.1 调度的开环部分..................................................................................................11
4.2.2 调度的闭环部分..................................................................................................12
5,SVG 功能.....................................................................................................................................13
5.1 SVG 运行模式判断...........................................................................................................13
5.2 SVG 运行模式的执行.......................................................................................................15
6,外置传感器自适应功能............................................................................................................15
7,总结............................................................................................................................................16
参考文献:......................................................................................................................................16
第 2 页 共 16 页
1,概述
当前电源公司设计的 500kW G2 逆变器与之前的 500kW 逆变器的结构差异较大,其总
体架构,采用如下图所示的方式:
convert
or
DC/filter
Module
contactor
Module
DC/filter
Module
convertor
Module
LC filter
AC/filter
PV input
break
+
-
DSP Controller
LCD (main controller)
SPI
or
SCI
ETHERNET
RS485
Output
breaker
PV1 input
Output
Control
singal
detect
singal
A
B
C
Leakage
current
PV input
break
+
-
PV2 input
AC/filter
SVG Softstart
PF CUR Sensor
图 1 500kW G2 系统结构图
因此,整个 500kW G2 的软件系统与之前的 500kW 逆变器也有很多差异,在参考文献
[ ]
1
中已经对软件上的差异进行了简要的分析。本文档,将针对这些差异进行详细设计。
2,控制算法设计
2.1 矢量控制算法设计
按照 500kW G2 的开发规格书要求,500kW G2 逆变器需要满足 BDEW 对于 LVRT 的
要求。因此,需要对控制算法进行重新设计。
本系统采用 DVCCL 的控制方式,在之前的 500kW 机器上已经实现。详见参考文献
[ ]
2
[ ]
3
,并在张北测试中通过(参考文献
[ ]
4
)。
与之前的 500kW 逆变器采用并联结构不同,本系统采用并管的方式,采样电流非常大,
最大峰值可达到 1660A。如果仍然采用 Q4 的标定方式,所有的功率计算,及控制算法都将
溢出。因此本系统对于电流采样采用 Q3 的方式标定。注意所有的控制算法内部电流都采用
Q3 的方式。在参数整定时需要注意数据格式。
2.2 DCI 的控制
本系统的 DCI 控制沿用之前 500kW 的控制方式,只是控制参数需要修改。
第 3 页 共 16 页
在实际调试过程中发现电网偏置的变化对 DCI 影响最大,因此本系统沿用电网零点自
学习的算法。并采用变步长的 DCI 闭环调节方式。当 DCI 的值超过 1.5A 时开始调节。最大
调节范围为 115 个 ACCount,约合 101A 的偏置电流。
2.3 小脉冲剔除
本系统采用的 IGBT 在脉冲小于 8us 时,此时如果出现短路故障时,可能导致
IGBTHault 故障无法报出。因此,考虑进行小脉冲剔除。
本系统采用改变“零矢量”的方法来剔除掉小脉冲。实际如果调制比过大,仍然会后
小脉冲存在。要求最小脉冲不小于 8us,加死区时间,也就是允许打出去的最小脉冲不能低
于 12us。12us 对应的 PWMCount 为 1800,则对应到 10000 的标幺值因为 1800//25000*10000
= 720。
剔除的方法是在 SVPWM 调整算法中,计算三相的占空比时进行判断。如果零矢量小
于 720,则将“000”矢量的作用时间改为 0,也就是“111”矢量变长,但是有效矢量的作
用时间维持不变。这样尽管调整波发生变化,但是整个 SVPWM 的有效输出不变。实际这
种方法只能减少,不能完全剔除掉小脉冲。
3,降额功能设计
本系统对降额部分进行了彻底的修改,与原来的 Mppt 上搜降额不同,本系统采用输出
限电流的方式进行降额。
引起降额的全部条件如下:
1,额定设置引起的降额,包括 270V 与 315V 的切换引起的输出电流变化,已经是否允
许过载引起的输出电流变化;
2,温度超限引起的降额,包括环境温度,电感温度,以及散热器温度;
3,I2t 超限引起的降额;
4,PV 电压过高引起的降额;
6,电网电压波动引起的降额;
7,PF 设置引起的降额;
8,无功 Q 设置引起的降额;
9,PV 过流引起的降额;
10,过频率引起的降额;
11,有功调度引起的降额;
12,开机软起的限流;
13,软关机的限流。
上述全部的条件,可以分为 3 类,其中第 1,2,3,4 属于一类,比较严重,全部是要求限
制最大的输出电流,这个电流包括有功及无功电流,实际相对于要求输出能够允许的最大视
在功率。6 到 13 属于有功功率的限制。
因此程序将分为两个函数进行处理,suMaxOutputCurrCal()函数,处理 1 到 4 的情况,
输出系统能够允许输出的最大电流,所有的电流不能超过这个限值。
函数 suCalIdLimit()计算最终用于矢量控制进行限幅的最大电流,其上升与下降的速率
受降额步长 wEepromPDeratingStep 这个参数影响。
第 4 页 共 16 页
3.1 输出总电流限幅
上面描述了引起降额的所有条件,及计算总电流限幅的函数 suMaxOutputCurrCal()。该
函数采样标幺化处理,实际函数的返回值为对额定电流标幺成 Q14 的结果。
suMaxOutputCurrCal开始
最大电流为额定电流的1.1倍
当前选择270V系统否?
最大输出电流为额定电流
当前是否允许过载?
Y
Y
N
此处的额定电流是指
500kW/270/1.732所得的电流
当前是否允许过载?
N
最大电流为额定的270/315倍
N
最大电流为额定的270/315倍,
再乘1.1倍
Y
当前散热器温度是否超
限?
Y
交流风机是否旋转?
最大电流减少一半
Y
最大电流减少3/4
N
当前散热器温度是否低于
一定的值?
N
恢复允许的最大电流值
Y
电感温度是否超限?
N
最大电流减少一半
Y
N
PV是否超过830V?
电感温度是否低于一定的
值?
恢复允许的最大电流值
Y
按照曲线进行最大输出电流计
算
Y
恢复允许的最大电流值
N
环境温度是否超限?
按照曲线进行最大输出电流计
算
Y
取上述4中情况着那个最小值作
为最大输出电流
环境温度低于一定的值
恢复允许的最大电流值
N
Y
N
当前电流是否超过1.05倍
额定电流
进行I2t的累加
进行I2t的减少
Y
N
达到上限值否?
电流限到额定
Y
减少到0否?
电流限到1.1倍额定
Y
取最小值做为输出电流
N
N
进行低通滤波,并返回一个标
幺值
suMaxOutputCurrCal 结束
图 2 suMaxOutputCurrCal()函数的处理流程
上图为该函数的简要处理流程,下面介绍其主要的工作流程:
1,本程序中设定的额定为:额定功率为 500kVA,额定电压为 270V,额定电流为
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通信瓦工
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