鏈?zhǔn)脚潆娋W(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著傳統(tǒng)工業(yè)的復(fù)興、信息科技的發(fā)展和電力電子技術(shù)的進(jìn)步，一方面，電網(wǎng)特別是配電網(wǎng)中，大量無(wú)功、諧波和不平衡負(fù)載帶來(lái)的電能質(zhì)量問(wèn)題日益嚴(yán)重，而另一方面，電力用戶對(duì)配電網(wǎng)電能質(zhì)量提出了更高要求。配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器（DSTATCOM）可以有效解決上述電能質(zhì)量問(wèn)題，并且具有調(diào)節(jié)速度快、運(yùn)行范圍寬、輸出諧波小等優(yōu)點(diǎn)。鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)DSTATCOM具有模塊化、效率高、可冗余運(yùn)行、節(jié)省空間等特點(diǎn)，通過(guò)鏈節(jié)級(jí)聯(lián)提高耐壓，適合配電網(wǎng)電壓等級(jí)和應(yīng)用要求，是配電

2、網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理的核心設(shè)備，具有極高的研究?jī)r(jià)值。本文針對(duì)三相星型鏈?zhǔn)紻STATCOM的若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究。
　　本文首先闡述了三相星型鏈?zhǔn)紻STATCOM的基本工作原理，介紹了主電路拓?fù)?、調(diào)制方法、工作原理和定點(diǎn)變頻鎖相方法。使用開關(guān)周期平均的方法建立了單個(gè)鏈節(jié)、單相換流鏈及三相換流閥的線性化開關(guān)周期平均模型，為方便控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)開關(guān)周期平均模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，得到了裝置在三相abc靜止坐標(biāo)系和dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的輸入輸出

3、特性模型，三相不平衡時(shí)采用對(duì)稱分量法得到了各序等效模型。以基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的dq變換檢測(cè)方法為基礎(chǔ)，闡述了裝置在功率因數(shù)補(bǔ)償模式下的完全補(bǔ)償和選擇補(bǔ)償指令電流檢測(cè)，以及不平衡補(bǔ)償模式下的指令電流檢測(cè)方法。
　　然后，闡述了鏈?zhǔn)紻STATCOM基于dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下數(shù)學(xué)模型的狀態(tài)解耦及電壓前饋控制策略，在控制策略基礎(chǔ)上，研究了不同補(bǔ)償模式的電流控制技術(shù)。功率因數(shù)補(bǔ)償模式下，分析了傳統(tǒng)數(shù)字PI控制器設(shè)計(jì)方法，為提高裝置諧波補(bǔ)償和

4、抑制能力，引入PI加重復(fù)控制復(fù)合控制方法，針對(duì)復(fù)合控制器動(dòng)態(tài)性能不佳問(wèn)題，提出一種基于誤差調(diào)節(jié)和改進(jìn)內(nèi)模的優(yōu)化重復(fù)控制器，解決了復(fù)合控制器穩(wěn)態(tài)跟蹤精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度的矛盾，并提高了參數(shù)魯棒性。PCC點(diǎn)電壓控制模式下，通過(guò)分析裝置吸收無(wú)功電流和PCC點(diǎn)電壓調(diào)節(jié)量的數(shù)學(xué)關(guān)系，在q軸電流環(huán)引入電壓控制外環(huán)，實(shí)現(xiàn)PCC點(diǎn)電壓穩(wěn)定。不平衡補(bǔ)償模式下，提出一種三相四線裝置分序控制策略，實(shí)現(xiàn)了負(fù)載和PCC點(diǎn)電壓不平衡工況下，電網(wǎng)電流的平衡化補(bǔ)償。

5、r>　　其次，闡述了鏈?zhǔn)紻STATCOM直流側(cè)電壓自平衡分層控制策略，將直流側(cè)電壓控制分解為總體穩(wěn)壓控制、電壓相間平衡控制和相內(nèi)平衡控制三層，控制思路清晰。針對(duì)總體穩(wěn)壓和啟動(dòng)問(wèn)題，采用預(yù)充電電路限流、預(yù)制調(diào)制信號(hào)、指令漸變升壓的方式實(shí)現(xiàn)裝置的軟啟動(dòng)和總體電壓控制。針對(duì)相間和相內(nèi)電壓平衡控制，闡述了基于電壓矢量疊加、適用于單極倍頻CPS-PWM調(diào)制的平衡控制方法。針對(duì)分層控制器設(shè)計(jì)復(fù)雜、消耗資源多、不易在線故障冗余的問(wèn)題，提出一種基于NL

6、M調(diào)制的相內(nèi)電壓平衡及在線冗余方法，在簡(jiǎn)化控制器設(shè)計(jì)、節(jié)省存儲(chǔ)資源的同時(shí)，當(dāng)單個(gè)鏈節(jié)發(fā)生故障的情況下，容易實(shí)現(xiàn)在線冗余。
　　最后，基于PEBB概念，以高壓大容量化，模塊化，高可靠性、可控性和可測(cè)量性為目標(biāo)，從主電路設(shè)計(jì)和控制電路設(shè)計(jì)分別闡述，研制了應(yīng)用于±10Mvar/10kV鏈?zhǔn)紻STATCOM的高可靠性HPEBB模塊。主電路設(shè)計(jì)部分，結(jié)合模塊性能指標(biāo)，完成了模塊主電路電氣原理設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)及熱設(shè)計(jì)?？刂齐娐吩O(shè)計(jì)部分，基于CPLD