TWI745203B - 靜態同步補償器之分相式主動功率調節方法 - Google Patents
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Abstract
一種靜態同步補償器之分相式主動功率調節方法，適用於一測試裝置，用以測試一測試元件，該方法包括：該測試裝置施加一實功命令值於該測試元件，該測試元件依據該實功命令值進行一實功分配從而獲得該測試元件的複數實功狀況，依據該複數實功狀況判斷該測試元件的實功傳輸狀態。
Description
本發明係關於一種調節方法，特別是關於一種靜態同步補償器之分相式主動功率調節方法。
靜態同步補償器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)即是一種併接於電網並且用於提升電網電力品質的設備，其具有響應時間快、空間需求少、較高的操作彈性等特性，技術的發展已相當成熟。傳統的靜態同步補償器，主要的穩態操作模式分為電容性(Capcitive)以及電感性(Inductive)兩種，電容性及電感性是以輸出虛功之正負作為區別，雖然透過輸出虛功可以提升微電網電壓的品質，但是虛功在遭遇某些問題時，能改善的效果是有限的，例如：不平衡的實功傳輸、暫態以及動態的穩定性、次同步振盪(Subsynchronous Oscillation)等，在這些問題時，若能加入實功調節會更有效果，因此便有了搭配儲能系統(Energy Storage System)的靜態同步補償器，除了原有的補償虛功之功能，此類型之靜態同步補償器也能藉由補償實功以調節微電網的電力品質，雖然靜態同步補償器搭配了儲能系統後，能達到補償實功的要求，而且輸出實功的範圍很廣，但是在考量成
本的情況下，並非所有靜態同步補償器的直流端都能以儲能系統取代。因此若能在傳統之靜態同步補償器之基礎下增加實功傳輸之功能，則可兼顧成本及傳輸實功的需求。
鑒於上述習知技術之缺點，本發明提出使用靜態同步補償器之分相式主動功率調節方法，來解決上述的缺點。
為了達到上述目的，根據本發明所提出之一種靜態同步補償器之分相式主動功率調節方法，適用於一測試裝置，用以測試一測試元件，該方法包括：該測試裝置施加一實功命令值於該測試元件，該測試元件依據該實功命令值進行一實功分配從而獲得該測試元件的複數實功狀況，依據該複數實功狀況判斷該測試元件的實功傳輸狀態。
本發明的該靜態同步補償器之分相式主動功率調節方法，其中該測試元件包括：一靜態補償器、一第一分離電容、一第二分離電容、一r相交流源、一s相交流源及一t相交流源。
本發明的該靜態同步補償器之分相式主動功率調節方法，其中該靜態補償器包括：一r相換流器、一s相換流器與一t相換流器。
本發明的該靜態同步補償器之分相式主動功率調節方法，其中該r相換流器包括：一第一上臂開關、一第一
下臂開關及一第一電感。
本發明的該靜態同步補償器之分相式主動功率調節方法，其中該s相換流器包括：一第二上臂開關、一第二下臂開關及一第二電感。
本發明的該靜態同步補償器之分相式主動功率調節方法，其中該t相換流器包括：一第三上臂開關、一第三下臂開關及一第三電感。
本發明的該靜態同步補償器之分相式主動功率調節方法，其中該實功分配係計算出一實功上限值，接著判斷一t相實功命令值是否大於一r相實功上限值加一s相實功上限值，當該t相實功命令值大於該r相實功上限值加該s相實功上限值時，該複數實功狀況為該t相實功命令值等於該r鉬實功上限值加該s相實功上限值、該t相實功命令值等於負的該r相實功上限值及該t相實功命令值等於負的該s相實功上限值，若該t相實功命令值不大於該r相實功上限值加該s相實功上限值時，則進行一副流程判斷，依據該副流程判斷從而獲得該複數實功狀況。
本發明的該靜態同步補償器之分相式主動功率調節方法，其中該副流程判斷係判斷一r相交流電壓方均根值與一s相交流電壓方均根值，當該r相交流電壓方均根值等於該s相交流電壓方均根值時，該複數實功狀況為該實功命令值等於負的0.5倍該r相實功命令值與負的0.5倍該t相
實功命令值，若該r相交流電壓方均根值與該s相交流電壓方均根值不相同時，接著判斷該r相交流電壓方均根值與該s相交流電壓方均根值的大小，從而獲得該複數實功狀況。
本發明的該靜態同步補償器之分相式主動功率調節方法，其中該r相交流電壓方均根值大於該s相交流電壓方均根值時，並利用一第一判斷式進行判斷從而獲得該複數實功狀況。
本發明的該靜態同步補償器之分相式主動功率調節方法，其中該r相交流電壓方均根值不大於該s相交流電壓方均根值時，並利用一第二判斷式進行判斷從而獲得該複數實功狀況。
因傳統無儲能系統之靜態同步補償器如果要達到傳輸實功之功能，在考量電容電壓必須維持穩定的情況下，靜態同步補償器輸入及輸出的實功必須維持平衡，也因此讓傳輸的實功受到限制，因此利用本案靜態同步補償器之分相式主動功率調節方法，可有效解決如何適當的分配實虛功的問題。
以上之概述與接下來的詳細說明及附圖，皆是為了能進一步說明本創作達到預定目的所採取的方式、手段及功效。而有關本創作的其他目的及優點，將在後續的說明及圖式中加以闡述。
1:測試裝置
2:測試元件
3:靜態補償器
4:第一分離電容
5:第二分離電容
6r:相交流源
7s:相交流源
8t:相交流源
31:第一上臂開關
32:第一下臂開關
33:第一電感
34:第二上臂開關
35:第二下臂開關
36:第二電感
37:第三上臂開關
38:第三下臂開關
39:第三電感
第一圖係為靜態同步補償器之分相式主動功率調節裝置之示意圖；第二圖係為測試元件結構之示意圖；第三圖係為靜態補償器內部結構之示意圖；第四圖係為實功分配流程之示意圖；第五圖係為實功分配流程之副流程判斷示意圖。
以下係藉由特定的具體實例說明本創作之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本創作之優點及功效。
請參閱第一圖所示，本發明為靜態同步補償器之分相式主動功率調節裝置之示意圖，其中靜態同步補償器之分相式主動功率調節方法，適用於一測試裝置1，用以測試一測試元件2，該方法包括：該測試裝置1施加一實功命令值於該測試元件2，該測試元件2依據該實功命令值進行一實功分配從而獲得該測試元件2的複數實功狀況，依據該複數實功狀況判斷該測試元件2的實功傳輸狀態。
該實功分配係先計算複數數值，接著計算出一實功上限值，接著判斷一t相實功命令值是否大於一r相實功上限值加一s相實功上限值，當該t相實功命令值大於該r相實功上限值加該s相實功上限值時，該複數實功狀況為該t相實功命令值等於該r相實功上限值加該s相實功上限值、該t
相實功命令值等於負的該r相實功上限值及該t相實功命令值等於負的該s相實功上限值，若該t相實功命令值不大於該r相實功上限值加該s相實功上限值時，則進行一副流程判斷，依據該副流程判斷從而獲得該複數實功狀況；該副流程判斷係判斷一r相交流電壓方均根值與一s相交流電壓方均根值，當該r相交流電壓方均根值等於該s相交流電壓方均根值時，該複數實功狀況為該實功命令值等於負的0.5倍該r相實功命令值與負的0.5倍該t相實功命令值，若該r相交流電壓方均根值與該s相交流電壓方均根值不相同時，接著判斷該r相交流電壓方均根值與該s相交流電壓方均根值的大小，從而獲得該複數實功狀況；該r相交流電壓方均根值大於該s相交流電壓方均根值時，並利用一第一判斷式進行判斷從而獲得該複數實功狀況，以及該r相交流電壓方均根值不大於該s相交流電壓方均根值時，並利用一第二判斷式進行判斷從而獲得該複數實功狀況。
請參閱第二圖與第三圖所示，而第二圖與第三圖是根據第一圖靜態同步補償器之分相式主動功率調節裝置再進一步說明本發明測試元件結構之示意圖與靜態補償器內部結構之示意圖；該測試元件2係由靜態補償器3、第一分離電容4、第二分離電容5、r相交流源6、s相交流源7及t相交流源8所組成，其中該第一分離電容4與第二分離電容5的一端電性連接該靜態補償器3的一端，該第一分離電容4與
第二分離電容5的另一端則分別接地，該r相交流源6、該s相交流源7及該t相交流源8的一端電性連接該靜態補償器3另一端，該r相交流源6、該s相交流源7及該t相交流源8的另一端則分別接地；該靜態補償器3係由r相換流器、s相換流器與t相換流器所組成，該r相換流器係由第一上臂開關31、第一下臂開關32及第一電感33所組成，該s相換流器係由第二上臂開關34、第二下臂開關35及第二電感36所組成，該t相換流器係由第三上臂開關37、第三下臂開關38及第三電感39所組成，其中該第一上臂開關31、第二上臂開關34與第三上臂開關37的一端電性連接該第一分離電容4，該第一下臂開關32、第二下臂開關35與第三下臂開關38的一端電性連接該第二分離電容5，該第一上臂開關31的另一端電性連接該第一下臂開關32的另一端與第一電感33的一端，該第二上臂開關34的另一端電性連接該第二下臂開關35的另一端與第二電感36的一端，該第三上臂開關37的另一端電性連接該第三下臂開關38的另一端與第三電感39的一端，以及該第一電感33的另一端電性連接該r相交流源6，該第二電感36的另一端電性連接該s相交流源7，該第三電感39的另一端電性連接該t相交流源8。
請參閱第四圖與第五圖所示，而第四圖與第五圖是根據第一圖靜態同步補償器之分相式主動功率調節裝置、第二圖測試元件結構及靜態補償器內部結構再進一步說明本
發明實功分配流程之示意圖與實功分配流程之副流程判斷示意圖；首先，該t相換流器為輸出實功，該r相換流器與s相換流器為輸入實功，當該測試裝置1施加一實功命令值(P cmd,t )於該測試元件2的t相換流器，該測試元件2的t相換流器依據該實功命令值(P cmd,t )進行一實功分配，該實功分配係先計算複數數值(各項虛功電流峰值I Q,x 及虛功命令Q max,x ，x=r、s、t)，接著計算出一實功上限值(P max,x ，x=r、s、t)，接著先判斷該測試元件2是否接收到t相實功命令值(P cmd,t )，若無接收到t相實功命令值(P cmd,t )時，該複數實功狀況為t相實功命令值(P cmd,t )、r相實功命令值(P cmd,r )及s相實功命令值(P cmd,s )為零，若接收到t相實功命令值(P cmd,t )時，接著判斷t相實功命令值(P cmd,t )大於或等於t相實功上限值(P max,t )時，再接著判斷t相實功命令值(P cmd,t )是否大於r相實功上限值(P max,r )+s相實功上限值(P max,s )，當t相實功命令值(P cmd,t )大於r相實功上限值(P max,r )+s相實功上限值(P max,s )時，該複數實功狀況為t相實功命令值(P cmd,t )等於r相實功上限值(P max,r )+s相實功上限值(P max,s )、t相實功命令值(P cmd,t )等於負的r相實功上限值(P max,r )及t相實功命令值(P cmd,t )等於負的s相實功上限值(P max,s )，若t相實功命令值(P cmd,t )不大於r相實功上限值(P max,r )+s相實功上限值(P max,s )時則進行一副流程判斷，依據該副流程判斷從而獲得該複數實功狀況。
該副流程判斷係判斷r相交流電壓方均根值
(V ac,r,rms )與s相交流電壓方均根值(V ac,s,rms )，當該r相交流電壓方均根值(V ac,r,rms )等於該s相交流電壓方均根值(V ac,s,rms )時，該複數實功狀況為t相實功命令值(P cmd,t )等於負的0.5倍r相實功命令值(P cmd,r )與負的0.5倍t相實功命令值(P cmd,s )，若該r相交流電壓方均根值(V ac,r,rms )與該s相交流電壓方均根值(V ac,s,rms )不相同時，接著判斷該r相交流電壓方均根值(V ac,r,rms )與該s相交流電壓方均根值(V ac,s,rms )的大小，從而獲得該複數實功狀況。
當該r相交流電壓方均根值(V ac,r,rms )大於該s相交流電壓方均根值(V ac,s,rms )時，並利用第一判斷式進行判斷，該第一判斷式的公式為：
當第一判斷式成立時，接著透過第三判斷式計算出K值，該第三判斷式的公式為：
因此獲得該複數實功狀況為r相實功命令值(P cmd,r )等於負的K倍t相實功命令值(P cmd,t )與s相實功命令值(P cmd,s )等於負的(K-1)倍t相實功命令值(P cmd,t )，若該第一判斷式不成立時，該複數實功狀況為r相實功命令值(P cmd,r )等於負的t相實功命令值
(P cmd,t )，而s相實功命令值(P cmd,s )為零。
當該r相交流電壓方均根值(V ac,r,rms )不大於該s相交流電壓方均根值(V ac,s,rms )時，並利用第二判斷式進行判斷，該第二判斷式的公式為：
當第二判斷式成立時，接著透過第三判斷式計算出K值，因此獲得該複數實功狀況為r相實功命令值(P cmd,r )等於負的K倍t相實功命令值(P cmd,t )與s相實功命令值(P cmd,s )等於負的(K-1)倍t相實功命令值(P cmd,t )，若該第二判斷式不成立時，該複數實功狀況為s相實功命令值(P cmd,s )等於負的t相實功命令值(P cmd,t )，而r相實功命令值(P cmd,s )為零。
再一較佳實施例中，當該測試裝置1施加一實功命令值(P cmd,t )於該測試元件2的t相換流器，此時t相實功命令值P cmd,r 為1500瓦，利用上述方法可獲得六個電網(I、II、III、IV、V、VI)狀況關係(如表一所示)：
狀況I：三相電網電壓相同。此時t相實功命令值P cmd,r 為1500瓦，等電流傳輸的對應結果為r,s兩相的電流方均根值皆為相同的4.82A。
狀況II：當r相電壓為額定80%，r相需要傳輸虛功以維持電網穩定，
為了達成等電流傳輸，t相抽取實功時需要由s相分配較多實功輸入，最後的結果也是r,s兩相的電流方均根值相同，皆為7.92A。
狀況III：當r、s相電壓為額定80%。此時r、s兩相皆須傳輸相同的虛功維持電網，且還在可補償範圍內。因此結果還是r,s兩相的電流方均根值相同，皆為7.92A。
狀況IV：當r相電壓為額定60%、s相電壓為額定80%，此時r、s兩相須傳輸不同的虛功維持電網，且還在可補償範圍內，因此結果還是r,s兩相的電流方均根值相同，皆為10.82A。
狀況V：當r相電壓為額定60%，因r相虛功電流過大，導致無法等電流輸出，最後補償的結果為s,t兩相等電流輸出。
狀況VI：當t相電壓為額定70%，限制了t相的實功傳輸能力。此時r,s兩相的電流方均根值相同，皆為3.60A。而t相在電路的操作範圍內，只能輸出實功1120W。
需陳明者，以上所述僅為本案之較佳實施例，並非用以限制本創作，若依本創作之構想所作之改變，在不脫離本創作精神範圍內，例如：對於構型或佈置型態加以變換，對於各種變化，修飾與應用，所產生等效作用，均應包含於本案之權利範圍內，合予陳明。
1:測試裝置
2:測試元件
Claims (9)
- 一種靜態同步補償器之分相式主動功率調節方法，適用於一測試裝置，用以測試一測試元件，該方法包括：該測試裝置施加一實功命令值於該測試元件，該測試元件依據該實功命令值進行一實功分配從而獲得該測試元件的複數實功狀況，其中該實功分配係計算出一實功上限值，接著判斷一t相實功命令值是否大於一r相實功上限值加一s相實功上限值，當該t相實功命令值大於該r相實功上限值加該s相實功上限值時，該複數實功狀況為該t相實功命令值等於該r相實功上限值加該s相實功上限值、該t相實功命令值等於負的該r相實功上限值及該t相實功命令值等於負的該s相實功上限值，若該t相實功命令值不大於該r相實功上限值加該s相實功上限值時，則進行一副流程判斷，依據該副流程判斷獲得複數實功狀況，依據該複數實功狀況判斷該測試元件的實功傳輸狀態。
- 如申請專利範圍第1項所述之靜態同步補償器之分相式主動功率調節方法，其中該測試元件包括：一靜態補償器、一第一分離電容、一第二分離電容、一r相交流源、一s相交流源及一t相交流源。
- 如申請專利範圍第2項所述之靜態同步補償器之分相式主動功率調節方法，其中該靜態補償器包括：一r相換流器、一s相換流器與一t相換流器。
- 如申請專利範圍第3項所述之靜態同步補償器之分相式主動功率調節方法，其中該r相換流器包括：一第一上臂開關、一第一下臂開關及一第一電感。
- 如申請專利範圍第3項所述之靜態同步補償器之分相式主動功率調節方法，其中該s相換流器包括：一第二上臂開關、一第二下臂開關及一第二電感。
- 如申請專利範圍第3項所述之靜態同步補償器之分相式主動功率調節方法，其中該t相換流器包括：一第三上臂開關、一第三下臂開關及一第三電感。
- 如申請專利範圍第1項所述之靜態同步補償器之分相式主動功率調節方法，其中該副流程判斷係判斷一r相交流電壓方均根值與一s相交流電壓方均根值，當該r相交流電壓方均根值等於該s相交流電壓方均根值時，該複數實功狀況為該實功命令值等於負的0.5倍該r相實功命令值與負的0.5倍該t相實功命令值，若該r相交流電壓方均根值與該s相交流電壓方均根值不相同時，接著判斷該r相交流電壓方均根值與該s相交流電壓方均根值的大小，從而獲得該複數實功狀況。
- 如申請專利範圍第7項所述之靜態同步補償器之分相式主動功率調節方法，其中該r相交流電壓方均根值大於該s相交流電壓方均根值時，並利用一第一判斷式進行判斷從而獲得該複數實功狀況。
- 如申請專利範圍第7項所述之靜態同步補償器之分相式主動功率調節方法，其中該r相交流電壓方均根值不大於該s相交流電壓方均根值時，並利用一第二判斷式進行判斷從而獲得該複數實功狀況。
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