低壓四橋臂靜止同步補(bǔ)償器研究.pdf

1、靜止同步補(bǔ)償器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用日益廣泛，起到了提高電力系統(tǒng)功率因數(shù)、消除高次諧波的作用，顯著提高了電網(wǎng)的供電品質(zhì)，減小了饋電線路的線路損耗。目前靜止同步補(bǔ)償器主要應(yīng)用于高壓大容量的場(chǎng)合，在民用建筑中低壓小容量的供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用還不多見。本文試圖針對(duì)民用建筑中大量存在的變配電所研制一種系統(tǒng)電壓為380/220V、容量在100lkvar及以下的靜止同步補(bǔ)償器。由于民用建筑中低壓供電系統(tǒng)包含大量的照明負(fù)荷和電熱負(fù)荷，由單相供電，因此通常都

2、是三相不平衡的，因此，這種靜止同步補(bǔ)償器必須具有在不平衡供電系統(tǒng)正常工作的能力，并且除了補(bǔ)償不平衡低壓配電網(wǎng)絡(luò)的無功、濾除高次諧波之外，還應(yīng)起到平衡三相電流的作用。 本文提出了采用直接電流控制的靜止同步補(bǔ)償器設(shè)計(jì)方案。工作和結(jié)論如下： 本文所提出的靜止同步補(bǔ)償器可以應(yīng)用于低壓配電網(wǎng)三相不平衡無功負(fù)載的補(bǔ)償，具有消除部分低階的高次諧波、消除電源側(cè)零序電流的功能。通過對(duì)現(xiàn)有靜止同步補(bǔ)償器主電路結(jié)構(gòu)的對(duì)比分析，選擇了以四橋臂變

3、流器作為這種補(bǔ)償器的主電路，建立了四橋臂靜止同步補(bǔ)償器的數(shù)學(xué)模型，在該模型的基礎(chǔ)上確定了主回路的電流雙滯環(huán)電流控制方法。四橋臂變流器的特點(diǎn)是除了三個(gè)相線有各自的控制回路之外，還增加了對(duì)中性線的控制回路。研究了各種補(bǔ)償電流檢測(cè)方法，選擇了基于廣義瞬時(shí)無功理論的無功及諧波電流檢測(cè)方法。這種檢測(cè)方法與其他檢測(cè)方法相比，在電壓波形也發(fā)生畸變的情況下，仍然保持良好的測(cè)量精度，生成給定電流指令。針對(duì)四橋臂變流器提出了一種對(duì)輸出無功電流進(jìn)行直接控制的

4、控制策略并做了相關(guān)理論分析，這種方法基于非奇異坐標(biāo)變換，將三相電流和三相電壓變換到αβ0直角坐標(biāo)系，以更加明確的方式給出無功電流、有功電流以及零線電流，再進(jìn)行逆變換，確定各相補(bǔ)償電流和零線補(bǔ)償電流的給定值。由于電容直流電壓的大小直接影響補(bǔ)償電流對(duì)補(bǔ)償電流參考值的跟蹤能力，本文采用給定補(bǔ)償電流相位平移的方法，使變流器在產(chǎn)生無功電流和高次諧波的同時(shí)也產(chǎn)生可控的少量有功電流來補(bǔ)充損耗，維持電容電壓，而其控制回路則采用PI調(diào)節(jié)器對(duì)變流器直流側(cè)電

5、壓進(jìn)行控制。 本文在所建立的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上對(duì)主電路和控制回路的性能，作了較為詳細(xì)地分析，在研究過程中根據(jù)研究結(jié)果對(duì)系統(tǒng)作了多處改進(jìn)。發(fā)表在本文中的結(jié)果是良好的，系統(tǒng)是能控的，穩(wěn)定性是良好的，誤差很小，這在模擬試驗(yàn)的結(jié)果中可以看出來。在研究的過程中，對(duì)系統(tǒng)的重要元器件進(jìn)行了計(jì)算，列出了參數(shù)的計(jì)算過程和計(jì)算結(jié)果。這些計(jì)算結(jié)果使研究過程達(dá)到了擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)的深度。 在研究過程中尤其是末期，在MATLAB上對(duì)系統(tǒng)作了仿真試驗(yàn)。仿

6、真結(jié)果驗(yàn)證了該靜止同步補(bǔ)償器具有較好的補(bǔ)償不平衡系統(tǒng)無功功率的性能，其動(dòng)態(tài)響應(yīng)令人滿意，并且能夠有效地濾除系統(tǒng)中低階的高次諧波電流和零序電流。作為區(qū)別其他補(bǔ)償器的特色，盡管三相負(fù)荷具有顯著的不平衡狀態(tài)，加入補(bǔ)償器之后，電源端顯示出良好的平衡狀態(tài)，零序電流基本被消除了。 學(xué)位論文完成后，作為超出了學(xué)位論文的要求繼續(xù)研究的一部分，曾致力于將一臺(tái)22kW的變頻器改造為本文提出的靜態(tài)同步補(bǔ)償器，目前尚未完成。 《民用建筑電氣設(shè)計(jì)