配电网先进无功补偿装置及其协调运行研究

摘要

由于低压配电网非线性、冲击性负荷迅速增多，致使电网电压质量恶化，而配电网用户大量精密电子设备的应用，对系统电压稳定性要求越来越高。我国与世界上的发达国家相比，无论从电网功率因数水平还是从无功补偿深度来看，都有较大差距。因此迫切需要增设动态、连续、智能型无功补偿装置，减少无功传输，提高电压质量，实现配电网节能降耗。 SVC和D-STATCOM作为目前配电网无功补偿装置的重要D-FACTS设备，相较于传统装备，在可控性、响应速度等方面具有显著的优势。随着电力电子技术的进步，器件成本不断降低，它们得到越来越广泛的研究和应用。本文对两者的控制原理和关键技术进行了研究，结合相应的硬件平台，分别设计了基于模糊PI和智能PID的控制方案。仿真和实验结果表明，控制方案明显改善了装置的动态性能以及鲁棒性，为这两种配电网无功补偿装置的工程应用提供了有益的参考。 伴随着FACTS类型的无功补偿装置的大量普及应用以及出于特殊的应用需要，可以预见，将来会越来越多的出现同一条母线上挂接多个无功补偿装置的情形。本文另一个重点就是研究多个无功补偿装置之间的相互影响，即SVC与STATCOM联合运行的相互作用。通过仿真分析，表明两者之间确实存在一定的相互影响，甚至是不利的相互影响。仿真结果研究表明两者之间的转移电抗和短路容量是影响两者运行的主要因素。在此基础上，提出了用于优化两者运行的模糊预测多变量协调控制策略。仿真结果表明，即使在极端情况下(短路容量低，转移电抗小)，控制策略依然可以有效的抑制两者之间不利的交互影响，改善系统的运行能力。

目录

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第1章绪 论

1.1配电网无功补偿的必要性

1.1.1无功补偿基本原理

1.1.2配电网无功补偿的意义

1.2配电网无功补偿的手段

1.2.1传统的无功补偿方式

1.2.2静止无功补偿器SVC

1.2.3静止同步无功补偿器STATCOM

1.3配电网无功补偿技术的国内外现状

1.3.1 SVC的研究现状

1.3.2 STATCOM的研究现状

1.4配电网无功补偿器的协调问题

1.4.1研究协调问题的意义和难点

1.4.2协调问题的研究现状

1.5本文所做工作

第2章配电网SVC装置设计及其模糊PI控制研究

2.1 SVC的基本原理

2.2数学模型

2.2.1系统稳态模型

2.2.2系统暂态模型

2.3 SVC装置设计

2.3.1可控硅电抗器TCR

2.3.2可控硅投切电容器TSC

2.3.3无源滤波器PF

2.3.4 DSP控制器

2.4模糊PI控制方法

2.4.1模糊PI算法

2.4.2控制算法实现

2.5仿真实验

2.6本章小结

第3章D-STATCOM装置及其智能PID解耦控制研究

3.1基本原理

3.2数学模型

3.2.1系统稳态模型

3.2.2系统动态模型

3.3 D-STATCOM装置设计

3.4智能PID解耦控制方法

3.5仿真实验

3.6本章小结

第4章SVC与STATCOM交互影响及其协调运行方法研究

4.1无功补偿装置之间协调运行的必要性

4.2 SVC与STATCOM相互作用分析

4.3 SVC与STATCOM的协调运行方法研究

4.3.1基于模糊预测的协调运行策略

4.3.2运行效果仿真分析

4.4本章小结

总结与展望

参考文献

附录A攻读学位期间获得的研究成果

致谢