智能配电网中三相APF—STATCOM谐波、不平衡负载及无功电流复合控制策略

基于电能质量复合控制思想,针对智能配电网中谐波电流、负载不平衡和功率因数较低问题,给出一种谐波、负序及无功电流复合补偿策略,并给出关键参数设计方法。相关APF—STATCOM仿真、实验验证及产品现场运行实测结果验证了复合控制思想及补偿策略正确性及可行性。     

电力系统谐波、负序与无功电流复合补偿策略的研究

基于瞬时无功功率理论,提出了一种适用于三相三线制和三相四线制电力系统谐波、负序以及无功电流的复合补偿策略。数值仿真结果表明,该复合补偿策略的投入使用,可使电力系统综合补偿装置运行在有源电力滤波器和静止无功发生器功能相结合的复合工作模式,从而实现具有不对称非线性负载的电力系统的谐波抑制、无功补偿以及负载不平衡抑制等综合控制任务。     

D-STATCOM并联补偿非线性负载谐波特性研究

D-STATCOM具有良好的无功补偿和谐波抑制能力,在电力系统中得到广泛运用。D-STATCOM并网运行时会放大负载谐波电流,限制了D-STATCOM的使用范围。为充分发挥D-STATCOM的优越性能,减小其对负载谐波电流的放大效应,利用等效电路方法对D-STATCOM补偿非线性负载系统进行分析。对于电压源型非线性负载,等效阻抗随谐波次数的增加急剧减小使谐波放大效应更加严重。采用串联电抗器的方法能有效降低负载高次谐波的等效阻抗,从而抑制谐波放大效应。Matlab仿真结果表明:受谐波放大效应的影响,若不采取限制负载高次谐波的措施D-STACOM补偿效果较差,串联电抗器能有效抑制谐波放大效应,显著提高DSTATCOM补偿性能。     

电网无功及不平衡补偿中的谐波抑制

讨论了当对低压电网进行无功及不平衡综合补偿时的谐波问题的处理。对谐波不超过国家标准的电网进行综合补偿时，应考虑补偿可能带来的谐波放大，因此在综合补偿方案中应有谐波放大抑制的措施。对谐波超过国家标准的电网进行综合补偿时，先设计谐波滤除方案，并结合某实际电网用C型电力滤波器对无功及三相不平衡进行了综合补偿，补偿结果证明了该方法的有效性。     

四桥臂三相四线制并联型APF-STATCOM

通过增加畸变相位闭环控制环节准确锁定基波正序电压初相角,提出了一种能在电网电压不平衡或畸变时准确检测出基波正序有功电流和无功电流的谐波和无功电流检测算法,且可直接适用于三相三线或四线系统;给出了一种能在电网电压不平衡或畸变时对基波正序无功功率进行独立补偿的解耦控制方案。基于所提检测方法及控制方案,四桥臂三相四线并联型APF-STATCOM能在电网电压不理想和负载不对称且非线性的条件下实现用同一原理同时实现谐波抑制、无功和负载不平衡补偿这几种功能。理论推导验证了所提检测方法的正确性,基于Matlab/Simulink的仿真结果证明了所提检测方法及控制方案的有效性,并且具有良好的动态特性和快捷的无功阶跃响应。     

四桥臂三相四线制并联型APF-STATCOM

通过增加畸变相位闭环控制环节准确锁定基波正序电压初相角,提出了一种能在电网电压不平衡或畸变时准确检测出基波正序有功电流和无功电流的谐波和无功电流检测算法,且可直接适用于三相三线或四线系统;给出了一种能在电网电压不平衡或畸变时对基波正序无功功率进行独立补偿的解耦控制方案.基于所提检测方法及控制方案,四桥臂三相四线并联型APF-STATCOM能在电网电压不理想和负载不对称且非线性的条件下实现用同一原理同时实现谐波抑制、无功和负载不平衡补偿这几种功能.理论推导验证了所提检测方法的正确性,基于Matlab/Simulink的仿真结果证明了所提检测方法及控制方案的有效性,并且具有良好的动态特性和快捷的无功阶跃响应.     

大型电弧炉无功补偿与谐波抑制的综合补偿系统

针对大型电弧炉引起的电压闪变、谐波污染和功率因数低等电能质量问题,提出了一种由静止无功补偿装置与有源滤波器构成的新型综合补偿系统。用静止无功补偿装置快速补偿无功,并通过对其三相不对称控制来改善电网三相不对称和消除负序电流,有源滤波器滤除电弧炉和静止无功补偿装置产生的谐波。通过构造合理的拓扑结构,可使静止无功补偿装置与有源滤波器互不影响,从而实现对其分散控制。将该系统投入实际运行,对比分析了系统投入前后的波形和数据,证明了该综合补偿系统对改善电网电能质量的有效性和可行性。     

电网不平衡下链式STATCOM补偿与控制策略

针对电网电压不平衡工况下的链式STATCOM的运行特性与控制策略问题,通过对比研究三角形与星形两种链式STATCOM的补偿特性,提出一种基于等效电纳变换法的星形链式STATCOM的零序电压计算方法,并在两相静止坐标系下完成不平衡电流跟踪控制。仿真与实验结果表明,在电网不平衡时,所提出方法不但能使星形链式STATCOM正常运行,而且能够补偿无功负载,减轻电网电流不平衡度,最终扩展了星形链式STATCOM的运行范围。     

基于谐波无功补偿的电网供电能力仿真研究

为了增强电网运行稳定性,并提高电网供电能力,提出基于谐波无功补偿的电网供电能力仿真方法。通过DIgSILENT/PowerFactory软件计算电网设备中谐波数据,包括：发电机、变压器、负荷、输电线路、并联电容器组等各部分谐波;根据获取的谐波数据,将APF为核心的有源电力滤波器与静止无功发生器（SVC）相结合,使晶闸管投切电容器（TSC）以及H桥型连接的APF与电网互联,设置电感参数,实现电流的跟踪;根据开环控制,使TSC和APF在稳定情况下并行工作,TSC自主式分级对不断变化的无功实行补偿,利用APF再次补偿各级之间无法完成的部分,完成电网谐波无功补偿综合抑制。仿真结果表明：所提方法可有效抑制谐波,且各谐波电流含量均在国标值范围内,有效增强了电网供电性能。     

牵引变电所无功谐波综合补偿方案研究

针对牵引供电系统的特点,提出了一种利用混合补偿器进行牵引变电所无功和谐波综合补偿的新方案.混合补偿器由有源滤波器、无源滤波器及一种新型的可调无功补偿装置构成,其特点是有固定的滤波通道且初期投资较少.分析了该可调无功补偿装置的工作原理,讨论了谐波及无功电流检测方法与混合补偿器的控制策略.以某实际的牵引变电所为对象,利用MATLAB提供的Simulink仿真平台建立了仿真模型,仿真结果表明所提出的综合补偿方案有良好的无功、谐波补偿效果.     

三相四线制不平衡负载系统无功及谐波电流检测

为解决三相四线制低压供电系统中非线性负载形成的无功电流和谐波电流对电网的影响,对三线四线制负载系统的电路特点、瞬时无功电流、谐波电流进行详细理论分析,确定了三相四线制不平衡非线性电路负载端无功电流和谐波电流的补偿办法,并提出了谐波电流和无功电流的电流倍压测定法,给出了检测原理图.仿真结果证明,该方法简单可靠、实时性好、检测精度高.     

并联型APF补偿电压源型非线性负载时谐波电流放大效应的研究

为拓展并联型有源电力滤波器（active power filter,APF）的应用,通过采用电路等效分析的方法,研究并联型APF对电压源型非线性负载的补偿特性,重点分析负载谐波电流放大效应,定性与定量地解释产生此效应的原因。在此基础上,从电路拓扑以及APF控制两方面提出抑制谐波放大效应的措施,使得并联型APF对电压源型非线性负载取得良好的补偿效果。仿真与实验结果验证了理论分析的正确性。     

负荷补偿用静止同步补偿器控制方法的研究

针对低压配电系统或工业负荷的特点,提出一种适用于小功率静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)装置的基于电流直接控制的控制方案,并用MATLAB软件进行了仿真验证。实验采用基于DSP控制的实验平台,设计了50 kvar STATCOM实验系统。将仿真结果和实验结果对比,证明设计的可行性。通过对STATCOM进行的基波无功补偿实验和谐波与基波无功的全补偿实验,证明STATCOM的良好的无功补偿性能。     

一种并联有源电力滤波器变结构控制策略

为了提高电力系统中无功补偿和谐波抑制性能,笔者在研究并联型有源电力滤波器原理基础上,对并联型有源电力滤波器提出了一种新的变结构控制模型,创建了适合于变结构控制理论应用的运动跟踪状态方程,并给出了变结构控制的切换函数。由于对期望的电源电流实现了闭环跟踪控制,因此具有良好的无功补偿和谐波抑制性能。实验与仿真结果验证了该控制策略的有效性和可行性。     

链式星形STATCOM补偿不平衡负载的控制策略

星形结构的链式静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)受限于三相输出电流之和等于零的约束条件,因此,在补偿不平衡负载时,必须注入零序电压,以强迫输出电流的相位与 STATCOM 相电压的相位相差90°。首先推导在补偿不平衡负载工况下所要添加的零序电压的数学公式,证明该工况下零序电压添加的必要性与唯一性;然后改进适用于补偿不平衡负载工况的目标电流提取方法,该方法能有效减少参考电流的二倍频分量。而且,提出的零序电压计算方法,无需对参考电流锁相,参考电流提取完毕后,即可计算出零序电压。给出基于经典控制理论在αβ静止坐标系下的参考电流跟踪控制策略。最后,仿真与实验结果验证了所提出方法的正确性。     

一种新型的谐波及无功电流检测算法

为了实现有源电力滤波器(APF)谐波电流的快速、精确检测,对谐波电流的检测算法进行了研究,提出了一种新型的谐波电流检测方法,利用对称基准旋转相量求解基波正序有功电流的幅值,分别计算电压、电流与基准旋转相量相位差的正余弦值,从而求出基波功率角,消除基准旋转相量与电网电压的相位偏差。Matlab仿真结果表明,在电网电压不对称、且畸变的情况下,能准确提取基波正序有功电流,适用于有源电力滤波系统中谐波、无功及负序电流的综合补偿。     

基于三相旋转参考相量的并联有源电力滤波器谐波电流精确检测方法

基于瞬时无功功率理论,建立了一个与电网电压同频率的单位对称基准旋转相量,提出了一种运用APF精确检测谐波电流的方法。该方法利用对称基准旋转相量求解基波正序有功电流幅值,并分别计算电压、电流与基准旋转相量相位差的正余弦值,从而求出基波功率角,消除检测基准旋转相量与电网电压的相位偏移。仿真结果验证了该方法的正确性,表明该方法不需要检测基准旋转相量和电网电压的相位同步情况,不仅适用于负载电流畸变且不对称的情况,而且适用于电网电压畸变且不对称的情况。     

一种新型的四桥臂并联有源电力滤波器的复合开关控制策略

为解决四桥臂并联有源电力滤波器（active power filter,APF）现有的空间矢量控制（space vector modulation,SVM）算法计算复杂、延时较大的问题,首先提出一种改进的空间矢量控制方法,详细说明该方法的原理和具体实现,通过仿真计算验证了该方法的正确性和有效性。同时,为使得四桥臂并联APF具有控制精度高和响应速度快的性能,将所提出的改进空间矢量控制和电流滞环控制进行了有效结合,提出一种兼具两种控制方法各自优点的复合控制策略。给出该策略的实现和参数计算方法,通过仿真计算和物理实验验证了所提方法的正确性和有效性。所得方法计算简单,易于硬件实现,对于提高四桥臂并联APF的补偿效果具有一定的应用价值。