配電網(wǎng)電壓質量控制器的參數(shù)設計方法與控制策略研究.pdf

1、電力系統(tǒng)故障、大型負荷突變或無功輸送會引起電網(wǎng)電壓的不平衡、屯壓暫降、電壓偏差等電壓質量問題。為保證用戶供電電壓質量，基于電壓源換流器（VSC）的電壓質量串并聯(lián)控制技術與裝置得到了快速發(fā)展。并聯(lián)型靜止同步補償器(STATCOM)可以動態(tài)補償負荷無功和在線調(diào)節(jié)配電母線電壓，串聯(lián)型動態(tài)電壓恢器（DVR)可以快速補償電壓暫降、電壓驟升和電壓波動。本文分別從電路建模、主元件參數(shù)設計和控制策略幾個方而對電壓質量控制器進行了深入的分析研究，可為電壓

2、質量控制器的開發(fā)提供理論依據(jù)和技術參考。
　　配電網(wǎng)電壓常存在一定程度的三相不平衡和諧波，這些非基波正序電壓分量會降低STATCOM的補償性能，STATCOM參數(shù)選擇不當時還會引發(fā)諧振現(xiàn)象。本文分析了正弦脈寬調(diào)制下STATCOM發(fā)生諧振的機理，建立了諧振分析指出了諧振發(fā)生的條件,并發(fā)現(xiàn)總存在一組LC參數(shù)可消除網(wǎng)側電壓諧波對補償電流諧波的影響，提出了以直流電壓波動或以補償電流非基波正序分量最小為目標的直流支撐電容器容量的優(yōu)化設計方法

3、。
　　采用傳統(tǒng)的VSC開關函數(shù)，STATCOM在作不平衡補償時，補償電流中會存在諧波分量。本文分析了諧波電流與負荷電流不平衡度或電網(wǎng)電壓不平衛(wèi)度之間的關系，揭示了VSC直流電壓波動和網(wǎng)側補償電流的諧波頻譜分布規(guī)律，在此基礎上提出了一種基于改進開關函數(shù)的靜止同步補償器不平衡電壓控制策略，降低了網(wǎng)側電壓不平衡度，提高了補償電流的質量。
　　LC串聯(lián)濾波型靜止同步補償器對直流電壓要求較低，與傳統(tǒng)STATCOM相比，可降低裝置成本

4、。本文分析了LC串聯(lián)濾波型STATCOM的無功補償原理和VSC的調(diào)控方式，給出了電聯(lián)電容器的參數(shù)設計原則，提出了一種開關函數(shù)反相調(diào)制方法及串聯(lián)電容器電壓前饋解耦控制策略，比較了兩種結構的STATCOM的起動性能、補償電流諧波和開關損耗。
　　電容耦合型動態(tài)電壓恢復器是一種用于補償配電網(wǎng)電壓暫變的電壓質量控制器，但LC元件參數(shù)缺乏理論設計依據(jù)。本文通過分析電容耦合型動態(tài)電壓恢復器的工作原理，利用等值電路和相量圖，按照VSC輸出電流最

5、小原則，提出了一種耦合電容器和濾波電抗器的參數(shù)設計方法。同時，深入分析了串聯(lián)補償電壓幾種典型注入方式的優(yōu)缺點，設計了一種以補償電壓為內(nèi)環(huán)、以負荷電壓控制目標為外環(huán)的電壓雙閉環(huán)同相補償控制策略。該策略既能滿足不同幅度電壓暫降的補償需要，又能適應負荷電流大范圍變化的要求。
　　針對上述關鍵技術問題，建立了靜止同步補償器和動態(tài)電壓恢復器的仿真模型，開發(fā)了實驗樣機。應用仿真模型和實驗樣機對提出的主回路參數(shù)設計方法和控制策略進行了全面驗證，