綜合型電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置的理論與技術(shù)研究.pdf

1、無功補償與諧波抑制是目前電網(wǎng)面臨的主要問題,本文在分析混合型有源電力濾波器HAPF無功功率補償和諧波電流抑制的基礎(chǔ)上,提出了將靜止無功補償器SVC與HAPF合二為一的無功與諧波綜合補償?shù)碾娔苜|(zhì)量調(diào)節(jié)裝置,命名為并聯(lián)型電能質(zhì)量綜合補償器(SPOCC)。該裝置具有SVC和HAPF的優(yōu)點并擯棄了各自的缺點,在配電網(wǎng)中能有效的解決電壓波動與閃變、三相不平衡補償、諧波電流抑制等電能質(zhì)量問題。論文對改善配電網(wǎng)電能質(zhì)量時并聯(lián)型電能質(zhì)量綜合補償器SPQ

2、CC的拓撲結(jié)構(gòu)及其模型、電壓控制策略、不平衡補償控制、諧波及無功電流檢測、系統(tǒng)穩(wěn)定性及電流跟蹤控制等理論和關(guān)鍵技術(shù)進行了系統(tǒng)深入地研究。
　　 本文首先分析了HAPF的結(jié)構(gòu),提出了兩種類型的并聯(lián)型電能質(zhì)量綜合補償器SPOCC的拓撲結(jié)構(gòu),簡述了其工作原理,構(gòu)建和分析了它們的統(tǒng)一模型。以晶閘管控制電抗器TCR和諧振阻抗型混合有源濾波器RITHAF組成的SPOCC為例,詳細分析了其模型并給出了復合控制策略,其中RITHAF的無源濾波器

3、組分成兩個部分,一部分為固定連接的二階高通濾波器和一個2次單調(diào)諧濾波器,另一部分是可投切的3次、5次單調(diào)諧濾波器構(gòu)成的投切電容器組TSC。SPQCC不但可以實現(xiàn)無功功率容性與感性范圍的連續(xù)調(diào)節(jié)和諧波治理,而且克服了有源濾波器只能發(fā)出固定無功和TCR工作時引起電網(wǎng)電流畸變的缺點,具有較大容量的無功功率補償和諧波電流抑制的優(yōu)點,且所需APF容量也較小。針對其模型進行的仿真表明SPQCC能對電網(wǎng)電壓的波動和電網(wǎng)諧波電流進行補償,也可以對負載電

4、流中的無功分量和諧波分量進行補償,在配電網(wǎng)中具有較大的應用空間。
　　 其次,針對傳統(tǒng)PI控制器的結(jié)構(gòu)簡單易于實現(xiàn)但難以適應負荷變化的情況,以及靜止無功補償系統(tǒng)不易建立精確數(shù)學模型的難點,在系統(tǒng)電壓穩(wěn)定控制時,提出了優(yōu)化遞推積分PI控制算法,將遞推積分PI算法應用于靜止無功補償器中,并對PI控制器的比例、積分參數(shù)進行單純形加速算法(SPX)優(yōu)化,提出了以ITAE準則作為尋優(yōu)目標函數(shù)的改進的單純形加速算法對PI控制器的參數(shù)Kp、K

5、i進行實時調(diào)整、尋優(yōu),使得其比例、積分參數(shù)能夠?qū)崟r調(diào)整,這樣便可以適應負荷的變化等情況,使SVC的響應過程達到最優(yōu),能快速、無超調(diào)的跟蹤系統(tǒng)的電壓設定值,從而保證SPQCC的總體性能。對于不平衡負荷平衡化補償技術(shù)中補償電納計算誤差受電網(wǎng)電壓、電流畸變影響較大的特點,提出了基于虛擬對稱三相系統(tǒng)的同步參考旋轉(zhuǎn)坐標變換的補償電納計算方法,利用電網(wǎng)電壓中的一相電壓構(gòu)造虛擬的對稱三相系統(tǒng),用虛擬對稱三相系統(tǒng)的合成電壓矢量作為旋轉(zhuǎn)坐標系的d軸,便能

6、實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)坐標系的d軸近似等效實際的電網(wǎng)電壓基波正序分量的合成矢量,由此可以準確計算所需的補償電納,該方法計算簡單,基于該法的靜止無功補償器不需要硬件鎖相環(huán),能夠快速、準確的補償負荷的無功功率。
　　 考慮到SPOCC對諧波指令電流要求較高且不能包含有基波成分的原因,在分析其他的諧波及無功電流檢測方法的基礎(chǔ)上,本文還提出了一種基于自適應噪聲對消技術(shù)的改進的自適應諧波檢測方法,并利用動力系統(tǒng)的均值理論證明了該方法的穩(wěn)定性,此法克服了

7、傳統(tǒng)自適應諧波檢測方法的局限性,不僅能夠檢測電流諧波,而且能夠有效地提取電流的畸變量,通過學習率因子的選擇,提高了該方法的瞬態(tài)響應速度,具有較好的跟蹤性能,可用于時變諧波的跟蹤檢測。仿真結(jié)果表明該方法比以往的自適應諧波檢測法能更迅速的進行諧波的同步檢測和基波的同步提取,滿足電力系統(tǒng)對諧波電流和諧波電壓檢測的要求。
　　 文章最后,詳細分析了SPQCC逆變器輸出電流與指令電流之間存在相位滯后的原因,推導出了廣義阻抗,提出了廣義滯后

8、的概念和分頻預估補償?shù)乃悸?并對系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行了分析,給出了其穩(wěn)定的充要條件。為消除廣義滯后對SPQCC帶來的不利影響,利用逆變器輸出電流與負載及其TCR諧波電流極性相反等同于相位滯后萬的原理,構(gòu)造了一種新型π目標Smith預估器進行滯后補償。結(jié)合廣義積分器良好的分頻與選頻性能,提出了基于廣義滯后分頻預估補償?shù)碾娏鲝V義積分控制方法,進行了PSIM仿真驗證,并對所采取的方法的穩(wěn)態(tài)無差特性進行了分析。
　　 在上述相關(guān)理論和技術(shù)的