配電網(wǎng)混合式動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的研究.pdf

1、電能作為現(xiàn)代社會(huì)的支柱能源和經(jīng)濟(jì)命脈，其應(yīng)用程度是一個(gè)國(guó)家發(fā)展水平和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志之一。無(wú)功功率是交流電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行中的一個(gè)重要因素，它與電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行息息相關(guān)。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，電力系統(tǒng)對(duì)無(wú)功功率的要求日益嚴(yán)格，動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償對(duì)現(xiàn)代電力系統(tǒng)的重要性也越來(lái)越明顯。目前，在電力系統(tǒng)中大力發(fā)展動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)勢(shì)在必行，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 靜止無(wú)功補(bǔ)償器(Static Var Compensator，SV

2、C)和靜止同步補(bǔ)償器(StaticSynchronous Compensator，STATCOM)是電力系統(tǒng)中兩種重要的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置。本文綜合考慮我國(guó)電網(wǎng)當(dāng)前的技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平，提出了一種混合型靜止無(wú)功發(fā)生器(Hybrid Static Var Generator，HSVG)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)用STATCOM替代SVC中最為常用的晶閘管控制電抗器( Thyristor Controlled Reactor，TCR)，使SVC和STATC

3、OM互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，既能滿足電網(wǎng)中不同的無(wú)功補(bǔ)償需求，又能將裝置的損耗、成本以及占地面積等維持在一個(gè)比較理想的水平，從而在裝置的性能和運(yùn)行上獲得較大的優(yōu)越性。
　　 本文從動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在配電系統(tǒng)中改善系統(tǒng)電壓調(diào)整、提高輸電線路輸送容量和預(yù)防系統(tǒng)電壓不穩(wěn)定等方面的一些基本原理出發(fā)，給出了HSVG中動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償單元在系統(tǒng)平衡和不平衡情況下dq0坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)描述，并對(duì)HSVG的電壓.電流特性、穩(wěn)定性以及諧波特性等作了理論上的分析，

4、從而為HSVG控制策略的研究以及試驗(yàn)樣機(jī)的設(shè)計(jì)提供一定的理論基礎(chǔ)。
　　 本文提出了HSVG無(wú)功輸出的協(xié)調(diào)控制方法。利用晶閘管投切電容器(ThyristorSwitched Capacitor，TSC)來(lái)滿足系統(tǒng)中的穩(wěn)態(tài)無(wú)功需求，而STATCOM則用于對(duì)系統(tǒng)無(wú)功需求中的動(dòng)態(tài)部分作出及時(shí)的反應(yīng)，并在穩(wěn)態(tài)情況下保留足夠的可控?zé)o功熱備用，以應(yīng)對(duì)系統(tǒng)中可能的暫態(tài)擾動(dòng)。當(dāng)擾動(dòng)導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)入新的穩(wěn)定工作點(diǎn)后，投入或切除適當(dāng)數(shù)量的TSC，同時(shí)，

5、STATCOM卸下由其承擔(dān)的穩(wěn)態(tài)無(wú)功需求，以應(yīng)對(duì)下一次可能出現(xiàn)的擾動(dòng)。
　　 HSVG數(shù)字控制系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)及其開發(fā)平臺(tái)對(duì)于HSVG的性能起到?jīng)Q定性的作用，是整個(gè)控制策略付諸實(shí)現(xiàn)的載體。鑒于本控制系統(tǒng)需要采集和處理大量的數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的算法，本文設(shè)計(jì)了基于數(shù)字信號(hào)處理器( Digital Signal Processor.DSP)和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)的數(shù)

6、字硬件控制系統(tǒng)。其中DSP只負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和控制計(jì)算，而將控制系統(tǒng)其它的任務(wù)由FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而使DSP的CPU資源得到了充分的保證，整個(gè)控制系統(tǒng)工作于準(zhǔn)并行處理狀態(tài)。DSP+FPGA系統(tǒng)具有很好的靈活性和實(shí)時(shí)性，其集成度高、通用性強(qiáng)，適于模塊化設(shè)計(jì)，易于維護(hù)和擴(kuò)展，同時(shí)，其開發(fā)周期較短，成本也較低。
　　 最后，本文設(shè)計(jì)了一臺(tái)電壓等級(jí)為380V、容量為15kVA的HSVG試驗(yàn)樣機(jī)及其實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。對(duì)HSVG的主電路及其外圍電路進(jìn)