配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器不平衡控制策略研究及系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器(Distribution Static Synchronous Compensator-DSTATCOM)因其能對(duì)系統(tǒng)無(wú)功功率進(jìn)行雙向動(dòng)態(tài)補(bǔ)償、抑制諧波、補(bǔ)償負(fù)載不平衡等,成為現(xiàn)代靜止無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一。以往電力電子設(shè)備的設(shè)計(jì)和運(yùn)行分析,通常假設(shè)運(yùn)行在對(duì)稱(chēng)條件下,但這與實(shí)際情況不符,尤其在三相四線系統(tǒng)中對(duì)稱(chēng)的假設(shè)難于滿(mǎn)足。因此,研究DSTATCOM及其在系統(tǒng)不平衡補(bǔ)償中的控制策略對(duì)于提高配電網(wǎng)的電能質(zhì)量具有

2、十分重要的意義。本文針對(duì)配電網(wǎng)不平衡補(bǔ)償這一課題,從理論和技術(shù)上進(jìn)行了深入研究,主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下：建立了三相四線DSTATCOM的數(shù)學(xué)模型。從abc靜止坐標(biāo)系出發(fā)建立了三相四線三電平NPC逆變器的開(kāi)關(guān)模型和平均模型,并將abc坐標(biāo)下的平均模型轉(zhuǎn)化為dqO坐標(biāo)下的平均模型；在對(duì)直流電容引入“等值電容”概念的基礎(chǔ)上,將交流側(cè)和直流側(cè)電量進(jìn)行統(tǒng)一處理,建立了不依賴(lài)主電路結(jié)構(gòu)的三相四線DSTATCOM裝置的標(biāo)幺值平均數(shù)學(xué)模型,并給出了等值

3、電路。標(biāo)幺值模型的引入,為進(jìn)行裝置的穩(wěn)定性分析和裝置參數(shù)評(píng)估提供了統(tǒng)一方法,解決了不同電壓等級(jí)不同容量的統(tǒng)一處理問(wèn)題。提出了基于參考電壓分解的新型3-D多電平空間矢量PWM調(diào)制算法。針對(duì)算法中的開(kāi)關(guān)矢量選擇問(wèn)題,提出將參考電壓矢量分解成偏移矢量和3-D兩電平矢量,采用3-D兩電平空間矢量PWM算法來(lái)合成多電平參考電壓矢量,將任意電平數(shù)目的3-D空間矢量PWM調(diào)制算法問(wèn)題簡(jiǎn)化成3-D兩電平空間矢量PWM調(diào)制算法問(wèn)題。分析了配電網(wǎng)不平衡對(duì)D

4、STATCOM運(yùn)行和控制的影響,建立了電網(wǎng)不平衡狀態(tài)下DSTATCOM的復(fù)矢量模型和零序單變量矢量模型。研究了補(bǔ)償三相負(fù)載不平衡的正、負(fù)序雙同步控制器和零序同步控制器,實(shí)現(xiàn)了對(duì)不平衡負(fù)載負(fù)序、諧波電流的補(bǔ)償及三相四線系統(tǒng)中線電流的控制：并提出了基于正負(fù)序分量調(diào)節(jié)的不平衡電壓控制策略,解決了配電網(wǎng)電壓的不平衡問(wèn)題。分析了DSTATCOM裝置自身故障及電力系統(tǒng)故障對(duì)裝置的影響,提出了將封鎖脈沖運(yùn)行方式作為DSTATCOM裝置處于緊急狀態(tài)下的

5、保護(hù)措施,針對(duì)NPC逆變器橋臂直通短路故障,提出了采用陽(yáng)極電抗及其箝位電路限制短路電流及阻尼短路電流振蕩,使短路電流在IGBT浪涌電流的承受能力內(nèi)。在電力系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱(chēng)故障情況下,采用對(duì)稱(chēng)調(diào)制方式,應(yīng)對(duì)正序電流進(jìn)行快速控制來(lái)抵御系統(tǒng)對(duì)裝置的影響；采用非對(duì)稱(chēng)調(diào)制方式,在保證裝置安全的條件下,增加對(duì)系統(tǒng)無(wú)功的支持能力。最后根據(jù)本文提出的DSTATCOM的控制策略,研制了基于3-D空間矢量調(diào)制三電平NPC逆變器的100kVar DSTATCO