三相Buck型动态电容器控制策略研究

摘要

无功和谐波问题因其在电力系统中的广泛性和重要性，一直是电力电子领域研究的重点方向。作为电能质量控制的重要方面，无功补偿和谐波抑制一直是研究的热点。现有的动态无功补偿装置和谐波治理装置，往往不能同时兼顾高性能和低成本。人们也一直在探索研究更加经济有效可靠的电能质量调节装置。传统的动态无功补偿和谐波抑制装置大多基于 DC/AC逆变结构，对直流侧储能电容要求较高，装置的可靠性和成本也部分受制于储能电容。动态电容器作为一种新型的电能质量调节装置，是在传统的已经广泛使用的并联型无功补偿电容器的基础上，不使用传统的DC/AC逆变结构，而是通过直接 AC/AC变换结构对其进行改造，以期达到良好的动态无功补偿性能和谐波抑制能力。
　　本文以三相Buck型动态电容器为主要研究对象，详细介绍了Buck型动态电容器的基本组成。基于直流斩波电路原理，分析推导了动态电容器的基本控制方程。在此基础上，进一步分析了动态电容器的无功补偿和谐波抑制原理，即通过合理的调节占空比为常数或含有特定偶次谐波分量，就能够控制动态电容器输出容性无功补偿电流，或含有指定奇次谐波分量的复合补偿电流。基于这样的控制思想，提出了基于多同步旋转坐标变换的的无功补偿和谐波抑制控制策略，对无功电流和特定次谐波电流分别设计控制环路进行调节控制。通过在Matlab/Simulink软件环境下，建立电路仿真模型，进行了多组对比仿真，并基于33kVA三相Buck型动态电容器实验样机，进行了相关的实验。仿真和实验结果都表明，动态电容器具有良好的动态无功补偿和谐波抑制功能。

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1 绪 论

1.1 选题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

2 D-CAP基本结构与工作原理

2.1 引言

2.2 D-CAP基本结构

2.3 D-CAP工作原理

2.4 本章小结

3 D-CAP无功补偿与谐波抑制

3.1 引言

3.2 D-CAP无功补偿控制

3.3 D-CAP无功补偿与谐波抑制复合控制

3.4 本章小结

4 D-CAP实验验证

4.1 引言

4.2 D-CAP实验样机

4.3 D-CAP实验结果

4.4本章小结

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 研究展望

致谢

参考文献

附录1 攻读学位期间主要研究成果

附录2 攻读学位期间参加的主要科研项目