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

1、電力系統(tǒng)故障、大型負(fù)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(zhì)量問題。為保證用戶供電電壓質(zhì)量，基于電壓源換流器（VSC）的電壓質(zhì)量串并聯(lián)控制技術(shù)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(fù)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(shè)計和控制策略幾個方而對電壓質(zhì)量控制器進行了深入的分析研究，可為電壓

2、質(zhì)量控制器的開發(fā)提供理論依據(jù)和技術(shù)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(dāng)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(cè)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(biāo)的直流支撐電容器容量的優(yōu)化設(shè)計方法

3、。
　　采用傳統(tǒng)的VSC開關(guān)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(fù)荷電流不平衡度或電網(wǎng)電壓不平衛(wèi)度之間的關(guān)系，揭示了VSC直流電壓波動和網(wǎng)側(cè)補償電流的諧波頻譜分布規(guī)律，在此基礎(chǔ)上提出了一種基于改進開關(guān)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(cè)電壓不平衡度，提高了補償電流的質(zhì)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(shè)計原則，提出了一種開關(guān)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(jié)構(gòu)的STATCOM的起動性能、補償電流諧波和開關(guān)損耗。
　　電容耦合型動態(tài)電壓恢復(fù)器是一種用于補償配電網(wǎng)電壓暫變的電壓質(zhì)量控制器，但LC元件參數(shù)缺乏理論設(shè)計依據(jù)。本文通過分析電容耦合型動態(tài)電壓恢復(fù)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(shè)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(shè)計了一種以補償電壓為內(nèi)環(huán)、以負(fù)荷電壓控制目標(biāo)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(yīng)負(fù)荷電流大范圍變化的要求。
　　針對上述關(guān)鍵技術(shù)問題，建立了靜止同步補償器和動態(tài)電壓恢復(fù)器的仿真模型，開發(fā)了實驗樣機。應(yīng)用仿真模型和實驗樣機對提出的主回路參數(shù)設(shè)計方法和控制策略進行了全面驗證，