高壓級(jí)聯(lián)型SVG控制方法研究與裝置研制.pdf

1、近幾十年以來(lái)，隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，一種基于H橋結(jié)構(gòu)的級(jí)聯(lián)多電平電能質(zhì)量補(bǔ)償器以其具有較強(qiáng)的模塊化設(shè)計(jì)、易擴(kuò)展、優(yōu)越的輸出性能等優(yōu)點(diǎn)成為了高壓無(wú)功功率補(bǔ)償器的研究熱點(diǎn)。本文以基于H橋結(jié)構(gòu)的級(jí)聯(lián)型靜止無(wú)功發(fā)生器(static vargeneration，SVG，又稱動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償發(fā)生裝置或靜止同步補(bǔ)償器（是一種固態(tài)開關(guān)變流器），是指由自換相的電力半導(dǎo)體橋式變流器來(lái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)难b置)作為研究對(duì)象，主要工作如下：
　　一、介紹

2、了電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)谋尘?、目的和意義，針對(duì)中高壓無(wú)功補(bǔ)償裝置種類較多，對(duì)比分析了幾種常見的無(wú)源型補(bǔ)償裝置和有源型補(bǔ)償裝置，表明在35KV及以下電壓等級(jí)配電網(wǎng)中，基于H橋結(jié)構(gòu)的級(jí)聯(lián)型SVG具有很大的發(fā)展前景。
　　二、闡述了級(jí)聯(lián)型SVG的基本工作原理，建立級(jí)聯(lián)型SVG在abc三相靜止坐標(biāo)系和郵坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。對(duì)雙極性和單極倍頻載波移相SPWM調(diào)制策略進(jìn)行對(duì)比分析和仿真驗(yàn)證，選取單極倍頻CPS-SPWM調(diào)制作為級(jí)聯(lián)型SVG的調(diào)制策

3、略，可以得到更高的等效開關(guān)頻率和更接近正弦波的電壓波形輸出。
　　三、針對(duì)三相星型SVG的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提出了其整體控制策略。進(jìn)而分析了級(jí)聯(lián)型SVG對(duì)公共連接點(diǎn)電壓控制的原理及其實(shí)現(xiàn)方法，內(nèi)環(huán)電流跟蹤控制采用基于兩相正交αβ靜止坐標(biāo)系中的準(zhǔn)PR控制策略，電流分量無(wú)耦合。對(duì)子模塊電容電壓不平衡進(jìn)行分析，并設(shè)計(jì)分層式電壓平衡控制，上層采用傳統(tǒng)的PI控制，下層通過(guò)在電流內(nèi)環(huán)控制輸出的調(diào)制信號(hào)上疊加上一個(gè)有功電壓矢量來(lái)實(shí)現(xiàn)子模塊電壓平衡

4、控制。最后通過(guò)仿真驗(yàn)證所述控制方法的有效性和可行性。
　　四、分析了級(jí)聯(lián)型SVG子模塊直流側(cè)電壓波動(dòng)的原因及影響因素，指出了直流側(cè)電壓二倍頻波動(dòng)的來(lái)源。由于二倍頻波動(dòng)的存在，在控制電路直流側(cè)電壓采樣環(huán)節(jié)必將引入濾波器。針對(duì)采用二階低通濾波器和二階帶阻濾波器兩種不同濾波器作為直流側(cè)電壓采樣反饋環(huán)節(jié)，利用連續(xù)系統(tǒng)下的勞思—赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)，并結(jié)合電壓閉環(huán)系統(tǒng)的零極點(diǎn)分布圖和根軌跡圖，分析得出在采用不同濾波器時(shí)電壓穩(wěn)定應(yīng)滿足的條件。通過(guò)

5、仿真分析驗(yàn)證了所述穩(wěn)定性條件的有效性和正確性。
　　五、設(shè)計(jì)一臺(tái)額定電壓為10kV、容量為±2Mvar的三相星型SVG，包括了裝置的主電路硬件設(shè)計(jì)、控制電路硬件和控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)三大部分。通過(guò)對(duì)主電路和控制電路的硬件調(diào)試，完成了單相級(jí)聯(lián)SVG裝置的基本調(diào)試，對(duì)已經(jīng)完成的低壓和高壓?jiǎn)蜗嗉?jí)聯(lián)SVG進(jìn)行了說(shuō)明介紹，表明了本章所述硬件電路設(shè)計(jì)的正確性。
　　本文針對(duì)中高壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量補(bǔ)償器展開研究，設(shè)計(jì)了H橋拓?fù)涞募?jí)聯(lián)型SVG，提