鏈式配電網(wǎng)靜止同步補償器若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著傳統(tǒng)工業(yè)的復興、信息科技的發(fā)展和電力電子技術(shù)的進步，一方面，電網(wǎng)特別是配電網(wǎng)中，大量無功、諧波和不平衡負載帶來的電能質(zhì)量問題日益嚴重，而另一方面，電力用戶對配電網(wǎng)電能質(zhì)量提出了更高要求。配電網(wǎng)靜止同步補償器（DSTATCOM）可以有效解決上述電能質(zhì)量問題，并且具有調(diào)節(jié)速度快、運行范圍寬、輸出諧波小等優(yōu)點。鏈式結(jié)構(gòu)DSTATCOM具有模塊化、效率高、可冗余運行、節(jié)省空間等特點，通過鏈節(jié)級聯(lián)提高耐壓，適合配電網(wǎng)電壓等級和應用要求，是配電

2、網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理的核心設(shè)備，具有極高的研究價值。本文針對三相星型鏈式DSTATCOM的若干關(guān)鍵技術(shù)進行了深入研究。
　　本文首先闡述了三相星型鏈式DSTATCOM的基本工作原理，介紹了主電路拓撲、調(diào)制方法、工作原理和定點變頻鎖相方法。使用開關(guān)周期平均的方法建立了單個鏈節(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，對開關(guān)周期平均模型進行簡化，得到了裝置在三相abc靜止坐標系和dq同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的輸入輸出

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

4、抑制能力，引入PI加重復控制復合控制方法，針對復合控制器動態(tài)性能不佳問題，提出一種基于誤差調(diào)節(jié)和改進內(nèi)模的優(yōu)化重復控制器，解決了復合控制器穩(wěn)態(tài)跟蹤精度和動態(tài)響應速度的矛盾，并提高了參數(shù)魯棒性。PCC點電壓控制模式下，通過分析裝置吸收無功電流和PCC點電壓調(diào)節(jié)量的數(shù)學關(guān)系，在q軸電流環(huán)引入電壓控制外環(huán)，實現(xiàn)PCC點電壓穩(wěn)定。不平衡補償模式下，提出一種三相四線裝置分序控制策略，實現(xiàn)了負載和PCC點電壓不平衡工況下，電網(wǎng)電流的平衡化補償。

5、r>　　其次，闡述了鏈式DSTATCOM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。針對總體穩(wěn)壓和啟動問題，采用預充電電路限流、預制調(diào)制信號、指令漸變升壓的方式實現(xiàn)裝置的軟啟動和總體電壓控制。針對相間和相內(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。針對分層控制器設(shè)計復雜、消耗資源多、不易在線故障冗余的問題，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，在簡化控制器設(shè)計、節(jié)省存儲資源的同時，當單個鏈節(jié)發(fā)生故障的情況下，容易實現(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、可控性和可測量性為目標，從主電路設(shè)計和控制電路設(shè)計分別闡述，研制了應用于±10Mvar/10kV鏈式DSTATCOM的高可靠性HPEBB模塊。主電路設(shè)計部分，結(jié)合模塊性能指標，完成了模塊主電路電氣原理設(shè)計，結(jié)構(gòu)及熱設(shè)計?？刂齐娐吩O(shè)計部分，基于CPLD