配電網(wǎng)混合式動態(tài)無功補償技術的研究.pdf

1、電能作為現(xiàn)代社會的支柱能源和經(jīng)濟命脈，其應用程度是一個國家發(fā)展水平和綜合國力的重要標志之一。無功功率是交流電力系統(tǒng)設計和運行中的一個重要因素，它與電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟運行息息相關。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，電力系統(tǒng)對無功功率的要求日益嚴格，動態(tài)無功補償對現(xiàn)代電力系統(tǒng)的重要性也越來越明顯。目前，在電力系統(tǒng)中大力發(fā)展動態(tài)無功補償技術勢在必行，具有重要的現(xiàn)實意義。
　　 靜止無功補償器(Static Var Compensator，SV

2、C)和靜止同步補償器(StaticSynchronous Compensator，STATCOM)是電力系統(tǒng)中兩種重要的動態(tài)無功補償裝置。本文綜合考慮我國電網(wǎng)當前的技術經(jīng)濟水平，提出了一種混合型靜止無功發(fā)生器(Hybrid Static Var Generator，HSVG)的拓撲結構，該結構用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互相取長補短，既能滿足電網(wǎng)中不同的無功補償需求，又能將裝置的損耗、成本以及占地面積等維持在一個比較理想的水平，從而在裝置的性能和運行上獲得較大的優(yōu)越性。
　　 本文從動態(tài)無功補償技術在配電系統(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中動態(tài)無功補償單元在系統(tǒng)平衡和不平衡情況下dq0坐標系中的數(shù)學描述，并對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樣機的設計提供一定的理論基礎。
　　 本文提出了HSVG無功輸出的協(xié)調(diào)控制方法。利用晶閘管投切電容器(ThyristorSwitched Capacitor，TSC)來滿足系統(tǒng)中的穩(wěn)態(tài)無功需求，而STATCOM則用于對系統(tǒng)無功需求中的動態(tài)部分作出及時的反應，并在穩(wěn)態(tài)情況下保留足夠的可控無功熱備用，以應對系統(tǒng)中可能的暫態(tài)擾動。當擾動導致系統(tǒng)進入新的穩(wěn)定工作點后，投入或切除適當數(shù)量的TSC，同時，

5、STATCOM卸下由其承擔的穩(wěn)態(tài)無功需求，以應對下一次可能出現(xiàn)的擾動。
　　 HSVG數(shù)字控制系統(tǒng)的硬件基礎及其開發(fā)平臺對于HSVG的性能起到?jīng)Q定性的作用，是整個控制策略付諸實現(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)，并實現(xiàn)較為復雜的算法，本文設計了基于數(shù)字信號處理器( Digital Signal Processor.DSP)和現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)的數(shù)

6、字硬件控制系統(tǒng)。其中DSP只負責數(shù)據(jù)的采集和控制計算，而將控制系統(tǒng)其它的任務由FPGA來實現(xiàn)，從而使DSP的CPU資源得到了充分的保證，整個控制系統(tǒng)工作于準并行處理狀態(tài)。DSP+FPGA系統(tǒng)具有很好的靈活性和實時性，其集成度高、通用性強，適于模塊化設計，易于維護和擴展，同時，其開發(fā)周期較短，成本也較低。
　　 最后，本文設計了一臺電壓等級為380V、容量為15kVA的HSVG試驗樣機及其實驗系統(tǒng)。對HSVG的主電路及其外圍電路進