D-STATCOM控制策略与运行机理研究

发布时间：2020-06-17 14:20

【摘要】：电力电子设备大规模应用,使传统电力系统中的线性关系被破环,容易引起各种各样的电能质量问题。在用户侧,由电力电子设备组成的各类大功率负荷存有量多,使用频繁。这些负荷的用电特性具有非线性、冲击性和不平衡性,使电力网络中电压电流易发生畸变造成谐波污染,还有可能引起电压闪变、电压下降或者三相不平衡等问题,是电力系统能量治理不可避免的难题。在有效治理上述电能质量问题的方案中,配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)在其中担任着重要角色,其控制方法也是近年来研究的热点。论文在介绍了两电平电压型D-STATCOM的拓扑结构、数学模型及基本控制策略之后,还从以下几个方面进行了深入研究:针对配电网中出现电压波动、频率闪变的情况,以异步发电机构成的小型发电系统为例,借助幅相动力学理论,对STATCOM装置的控制过程进行了研究。分析得出STATCOM用于异步发电机的传统稳压控制方法,对系统电压相位动态响应能力不足,通过对稳压控制策略优化,在STATCOM直流侧并联蓄电池,使其可以同时响应异步发电机系统电压的幅值和相位/频率动态,有效提高系统暂态稳定性。针对配电网中电压不平衡的情况下,STATCOM装置表现出无功功率恒定和注入电网电流质量间存在矛盾,论文在STATCOM装置的控制中引入一种新的无功计算方法,取代传统无功,并提出静止坐标系下的准直接功率控制策略。同时在电压对称和不对称下进行了实验,结果表明该方法下STATCOM能较好的抑制无功功率波动并兼顾输出电流质量。分析了STATCOM交流侧滤波电抗器R和Z变化时系统的灵敏度问题,在实验中从暂态和稳态角度说明两者对系统的影响,得出在同等变化程度下,相对于电感L,系统对电阻R的灵敏度更高的结论。但从稳态效果来看,电感变化对系统稳态影响比电阻大。最后以电阻为例探究了其变化的原因及对系统产生影响的机理。
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM732
【图文】：

输出波形,电路结构

逦（ｄ）逦（ｅ）逡逑图１－１晶闸管控制ＳＶＣ结构型式逡逑（ａ）ＴＣＲ邋（ｂ）ＴＳＣ邋（ｃ）ＴＳＲ邋（ｄ）ＴＣＲ／ＴＳＣ邋（ｅ）ＴＣＴ逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ邋ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ邋ＳＶＣ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ逡逑１．２．２邋Ｄ－ＳＴＡＴＣＯＭ邋研究现状逡逑从１９８０年关西电力公司研制成功了第一台容量为２０ＭＶａｉ？的ＳＴＡＴＣＯＭ装置开始，逡逑近３０多年来，各种类型的ＳＴＡＴＣＯＭ装置逐渐出现在人们眼前，不同的拓扑结构、主逡逑电路结构被应用在不同的电压等级与容量中。ＳＴＡＴＣＯＭ按最基本的拓扑结构划分为电逡逑压型桥式拓扑与电流型桥式拓扑，由于电流型桥式电路工作效率比较低，目前重点研宄逡逑与投入使用的基本都是电压型桥式拓扑结构电路。逡逑传统ＳＴＡＴＣＯＭ采用两电平结构，即装置输出电压为两电平，如图１－２所示。在开逡逑关频率较低时，输出的电流中谐波含量较高，提高开关频率可有效降低输出波形中的谐逡逑波含量。随着开关器件如ＢＪＴ、ＩＧＢＴ、ＧＴＯ和ＳＩＴ等性能提升，开关频率和耐压等级逡逑完全能满足实际需求。逡逑，逦逦逡逑／邋ｉ逦逦逦逦逦邋４＝逡逑逦逦逡逑图１－２邋ＳＴＡＴＣＯＭ电路结构图逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋ＳＴＡＴＣＯＭ邋ｃｉｒｃｕｉｔ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑当需要实现高压和大容量静止无功补偿时

多电平,拓扑结构,电容型

其开关频率便可降下来，能够用低压器件来实现高压大功率输出。目前所见到的多电平逡逑电路，按拓扑结构来划分，基本可分为三类：二极管钳位型多电平结构、飞跨电容型多逡逑电平结构和级联型多电平结构，具体拓扑结构如图１－３。逡逑＾邋ｐＨ逡逑ｉ：逦ｉ：邋＜３逡逑Ｋ．邋ＣｔＴ邋ｆ｜Ｔ0逦ｆｌ邋Ｔ，逡逑ｌｊＳ邋ＬＺｊＱ邋ＬＩＳ逡逑＜｝邋」Ｑ逡逑ｒ逡逑（ａ）二极管钳位型多电平拓扑结构逡逑７邋ｒ邋％逡逑，Ｔ邋Ｔ邋ｒ＾Ｇ邋Ｔ邋ｒ３逡逑ｈｒａ邋ｌｉｒａ邋ｒｐｏ逡逑ｉｌ＾ｏＢ邋ＩＬｑｃ逡逑＋邋１逦＝邋ＬＺ５逡逑ｃｆ邋Ｌ－Ｉ＾ｙ邋１邋ｊｙ邋Ｉ－ＺＺ３逡逑ｉ邋＊＜？逦？？ｉ逦，逡逑（ｂ）飞跨电容型多电平拓扑结构逡逑５逡逑

【参考文献】