不平衡负荷无功与负序电流的综合补偿研究

摘要

随着我国各种产业的迅速发展和现代电力系统规模的日益扩大，使得电力系统中的新矛盾和新问题日益突出。一方面，各种复杂的、精密的、对电能质量敏感的用电设备不断普及，使用户对电网运行的可靠性和电能的质量要求越来越高；而另一方面，如交流电弧炉、连轧机以及电气机车等不平衡、冲击性工业用电设备日益增多，由此又产生功率因数低、电压波动和闪变、三相电压和电流不平衡等诸多电能质量问题。这些矛盾和问题不仅会影响电气设备的性能指标，甚至会影响整个电力系统的正常运行。 提高供电质量及系统稳定性已引起国内外学术界和工程界的高度关注，成为电工技术学科研究的热点问题之一。本文主要针对电网中不平衡负荷的无功和负序的综合补偿问题进行了分析和研究。 文章中首先对无功和负序综合补偿的原理进行分析，并在补偿原理的基础上主要介绍了两种可实现连续可调的补偿装置，其中包括静止无功补偿器(SVC)和静止同步补偿器(STATCOM)，重点分析了它们各自的基本结构及补偿原理。 然后针对SVC补偿装置和STATCOM补偿装置各自的补偿特点，讨论了适用于SVC补偿装置的补偿电纳推导方法和适用于STATCOM补偿装置的电流检测及控制方法。 最后，基于不平衡补偿原理及不平衡检测控制方法等理论，采用MATLAB/SIMULINK仿真软件分别对SVC补偿装置和采用逆系统方法和变结构控制所设计的STATCOM补偿装置进行了不平衡负载综合补偿仿真。通过其仿真结果，分别对它们各自所采用的检测控制方法进行了比较，同时也对这几个补偿设备在补偿中的优缺点进行了比较分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究的背景

1.2无功和负序电流产生的原因和影响

1.2.1无功和负序电流产生的原因

1.2.2无功和负序的影响

1.3国内外无功和负序补偿的研究现状

1.4本课题的主要工作

第2章无功和负序的补偿原理及补偿装置

2.1对称化补偿的基本原理

2.1.1理想补偿导纳网络

2.1.2用对称分量法分析负荷补偿

2.1.3用功率表示的负荷补偿

2.1.4一般负荷的平衡化公式

2.2补偿装置

2.2.1静止无功补偿器(SVC)

2.2.2静止同步补偿器(STATCOM)

第3章不平衡负荷综合补偿的检测和控制

3.1实时平衡化公式对补偿电纳的推导

3.1.1用瞬时电流采样法求补偿电纳

3.1.2用有功功率或无功功率平均值表示所需要的补偿电纳

3.2无功和负序电流综合补偿的检测和控制

3.2.1基于对称分量法的电流检测和控制

3.2.2基于dq变换的电流检测和控制

3.2.3基于pq分解法的电流检测和控制

3.2.4基于序分解法的电流检测和控制

第4章不平衡补偿的仿真分析

4.1仿真软件简介

4.2 TCR补偿装置仿真

4.2.1仿真模型的建立

4.2.2仿真结果及其分析

4.3单相桥STATCOM补偿装置仿真

4.3.1单相桥STATCOM控制算法及实现

4.3.2仿真模型的建立

4.3.3仿真结果及其分析

4.4三相桥STATCOM补偿装置仿真

4.4.1三相桥STATCOM控制算法及实现

4.4.2仿真模型的建立

4.4.3仿真结果及其分析

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和参加科研项目