调制模型预测控制在基于STATCOM的煤矿电能质量治理的应用研究

摘要

大量电力电子设备及非线性负载接入煤矿电网,使得煤矿电网中存在大量电流谐波及无功功率,严重危害煤矿电网电能质量。传统电能质量治理策略大多采用比例积分(PI)调节器对静止同步补偿器(STATCOM)进行控制,以实现谐波抑制和无功补偿,但其参数难以调节且动态响应慢。针对上述问题,提出了一种基于调制模型预测控制(M2PC)的STATCOM控制策略。首先,采用i_(p)-i_(q)法检测出电网中的谐波电流和无功电流作为M2PC的参考电流;其次,根据参考电流及STATCOM数学模型计算出每个扇区的2个有效矢量和零矢量的占空比及扇区代价函数;然后,通过最小化代价函数得到最佳扇区和该扇区所对应的2个最佳有效矢量和零矢量的占空比;最后,根据空间矢量调制(SVM)方式分配开关脉冲,实现固定的开关频率,从而控制STATCOM发出补偿电流,以抵消电网中的谐波电流与无功电流。仿真和实验结果表明:投入基于M2PC的STATCOM前,电网侧电流畸变严重,电网侧无功功率波动大,电网侧功率因数存在波动且小于1;投入基于M2PC的STATCOM后,由于STATCOM补偿了电网侧谐波电流,使得电网侧电流总谐波畸变率(THD)大幅度降低,且由于STATCOM补偿了负载所需无功功率,电网侧无功功率基本保持为0,电网侧功率因数稳定为1,有效改善了电能质量。