三相四线制配电网静止同步补偿器控制方法的研究

摘要

配电网静止同步补偿器(Distribution Static Synchronous Cornpcnsator,DSTATCOM)作为一种重要无功补偿装置,因其能对系统无功功率进行双向动态补偿,而成为现代静止无功补偿技术研究的热点.本文针对配电网的无功补偿、负载不平衡及消除谐波、零序和负序等有害电流问题,重点研究了三相四线制DSTATCOM的控制方法.本文的工作如下:首先,针对三相平衡无功负载的补偿,对三相三线制DSTATCOM控制方法进行研究.选择三桥臂两电平逆变器作为DSTATCOM的主电路,并根据其等效电路建立了数学模型,提出DSTATCOM的控制策略--双环控制,外环控制为直流侧电容电压PI控制以及无功电流检测方法,内环控制采用电流前馈解耦控制.采用空间矢量PWM调制算法(SVPWM).运用电磁暂态仿真软件(PSCAD/EMTDC)对在不同负载情况下DSTATCOM的补偿效果进行了研究.仿真结果表明,本文设计的DSTATCOM控制策略在恒定负载和变化负载下均有良好的补偿效果,并在突甩、突加负载情况下具有良好的暂态稳定性. 然后,针对三相四线系统中的DSTATCOM,为使其除具有无功补偿外,还具有消除谐波、零序和负序等有害电流的功能,对采用三维空间矢量PWM调制的DSTATCOM进行了深入研究.选择四桥臂两电平逆变器作为DSTATCOM的主电路,根据其等效电路建立了基于αβο坐标系下的DSTATCOM数学模型,并根据其数学模型详细分析了三维空间矢量PWM调制的原理,给出了这种方法的空间四面体的选择和具体的控制方法.总结了目前多种参考电流检测方法,选择了瞬时无功i<,p>-i<,q>理论生成参考电流指令,其中直流侧电压控制采用能量PI调节器.仿真结果验证了采用三维空间矢量PWM调制的DSTATCOM既能够对负载不平衡进行补偿,同时能够有效地滤除系统中的谐波、负序和零序等有害电流.

目录

文摘

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1绪论

1.1研究背景及意义

1.1.1无功补偿的产生、影响、作用

1.1.2无功补偿装置

1.2 DSTATCOM

1.2.1 DSTATCOM的特点

1.2.2 DSTATCOM的功能

1.2.3 DSTATCOM国内外研究情况

1.2.4 DSTATCOM研究内容

1.3本文主要内容

2 DSTATCOM基础理论

2.1瞬时无功功率理论

2.1.1 p-q理论

2.1.2 ip-iq理论

2.2 DSTATCOM工作原理

2.3本章小结

3三相三线制DSTATCOM控制方法的研究

3.1 DSTATCOM数学模型

3.2控制策略

3.2.1外环控制

3.2.2内环控制

3.3空间矢量控制(SVPWM)原理

3.4 DSTATCOM总体控制方法

3.5 DSTATCOM仿真分析

3.5.1 PSCAD/EMTDC软件的介绍

3.5.2仿真模型的建立

3.5.3仿真结果分析

3.6本章小结

4三相四线制DSTATCOM空间矢量PWM调制及检测方法的研究

4.1 DSTATCOM数学模型

4.1.1 DSTATCOM等效电路图

4.1.2基于αβ0坐标系下的DSTATCOM数学模型

4.2基于αβ0坐标系下的三维空间电压矢量控制方法

4.2.1三维空间开关矢量

4.2.2确定合成空间矢量的开关矢量

4.2.3相邻矢量作用时间的计算

4.2.4开关矢量的排列方式

4.3 DSTATCOM的检测方法

4.3.1基于瞬时无功理论的谐波和无功电流检测

4.3.2四桥臂DSTATCOM参考电流的检测方法

4.3.3其它检测方法

4.4直流侧电容电压PI控制

4.5改进的直流侧电容电压控制

4.6系统仿真

4.6.1四桥臂DSTATCOM仿真模型

4.6.2三相不平衡感性负载补偿仿真分析

4.6.3三相平衡非线性负载补偿仿真分析

4.7本章小结

5总结与展望

5.1本论文的主要成果

5.2进一步工作设想

致谢

参考文献

论文发表情况