用于多功能柔性功率调节器（FPC）的三相电压源变换器（VSC）的研究

摘要

多功能柔性功率调节器（FPC）是将飞轮储能技术和传统的同步调相技术有机地结合在一起，同时采用交流励磁和矢量控制等先进技术进行控制的装置。在电力系统中，这种装置具有储能、发电、调相等多种功能，将其用于电力系统的稳定性控制，可实现有功功率和无功功率同时双向大范围快速调节，增强电力系统的稳定性。 采用性能优良的变频励磁电源是FPC能够发挥其良好的调节性能、运行的灵活性及可靠性的关键，全文以实现可用于FPC的三相电压源变换器（VSC）为目的进行研究。主要研究内容如下： 给出了三相VSC基于三相静止坐标系的模型、基于两相静止坐标系的模型和基于两相旋转坐标系的模型。利用状态空间平均法建立了各种坐标系下电气元件的状态空间模型，得到了等效电路并对系统的稳态工况进行了分析。 提出了一种将电流状态反馈解耦和双闭环控制相结合的直接电流控制方案，提出了工程化的双闭环VSC控制器的设计方法，分析了空间矢量脉宽调制（SVPWM）的数字化实现方法。 提出了一套三相VSC的整体设计方案，并对主电路中的IPM、交流侧电感、直流侧电容的选择原则进行了详细的论述，对控制电路进行了详细的说明。阐述了三相VSC实验装置的工作原理。 分析了电网三相电压不平衡对三相VSC性能的影响，分析了抑制电网电压不平衡影响方法的局限性，提出了一种克服电网电压不平衡影响的控制方法，通过比较两种电压电流的检测方法的优缺点，本文提出采用滤波法进行正、负序电压电流的检测。