电容分裂式三相四线制DSTATCOM电流检测方法的研究

发布时间：2020-10-18 13:46

　　 随着我国现代化工业生产的发展,各种电气设备投入到电力系统中,导致三相四线制配电网中出现谐波、无功及三相不平衡等一系列电能质量问题,严重危害电力系统的安全运行。配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)能动态补偿谐波、无功及三相不平衡等问题,对三相四线制配电网的稳定运行有着非常大的作用。因此,研究DSTATCOM在三相四线制系统中的应用具有重要意义。本文以电容分裂式三相四线制DSTATCOM为研究对象,重点分析其补偿电流检测方法。首先,本文对三相四线制三种主电路拓扑进行分析和对比,选择电容分裂式三相四线制DSTATCOM作为本文的主电路拓扑。运用开关函数法在abc静止坐标系下对电容分裂式三相四线制DSTATCOM进行数学模型的建立,并通过坐标变换得到dq0旋转坐标系下的主电路数学模型。然后,介绍了常见的补偿电流检测方法,对基于瞬时无功功率理论的p-q-0电流检测方法、ip-iq-i0电流检测方法及零序电流分离ip-iq电流检测方法进行分析。针对基于瞬时无功功率理论的电流检测方法存在的不足之处,提出一种不平衡负载下三相四线制DSTATCOM无锁相环电流检测方法。鉴于DSTATCOM补偿容量有限,引入了一种选择性电流补偿检测方法,使得DSTATCOM可以对负载电流中的谐波、无功及不平衡分量进行选择性补偿。仿真结果表明了所提电流检测方法的可行性。最后,在对软件和硬件设计的基础上,搭建了三相四线制DSTATCOM实验平台并进行实验验证,实验结果与仿真结果基本一致,表明所提出的电流检测方法的有效性及实验平台设计的合理性。
【学位单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM933.1
【部分图文】：

三角波比较法属于开关频率固定的ＰＷＭ电流控制方法，是以固定开关频率的三角??波作为ＰＷＭ载波，实际电流与指令电流的偏差作为调制波的ＰＷＭ控制技术，其应用??十分广泛，需结合调节器对电流进行控制，如图１－２所示。三角波比较法的基本工作原??理是：将ＳＴＡＴＣＯＭ输出电流Ｕ与指令电流Ｌ进行比较作差，经调节器调节后，再与??三角波比较得到ＰＷＭ脉冲信号５＾作为开关管驱动信号，使ＳＴＡＴＣＯＭ输出所需的波??形。调节器一般为ＰＩ、ＰＩ＋重复控制、ＰＲ、准ＰＲ等。三角波比较法的开关频率固定，??结构比较简单，动态响应较好，输出电压含谐波较少，但是其指令信号与跟踪信号可能??存在相位或者幅值偏差，且开关损耗大制约了其在大功率场合中的应用［３２］。??５??

＞■■碑￣｜－」???４???４???图１－２三角波比较法??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ?ｗａｖｅ?ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｍｅｔｈｏｄ??２）滞环比较法??滞环比较法如图１－３所示，它是一种非线性波形控制技术，其原理是：将电流给定??值与ＳＴＡＴＣＯＭ输出电流进行比较，所得的差值作为滞环比较器的输入，与滞环??比较器的环宽２Ｈ进行比较。当差值小于－Ｈ时，ＳＴＡＴＣＯＭ的输出电流减小，直到差值??大于Ｈ时，ＳＴＡＴＣＯＭ输出电流随即变大，如此反复循环，使得该差值始终不超过环宽；??当差值大于Ｈ则刚好相反。滞环比较法结构简单，能直接生成ＰＷＭ脉冲信号又ａｂｃ以实??现电流控制，对指令电流的跟踪精度较高，鲁棒性好，有良好的动态响应且易于实现，??但也存在环宽选择困难及电流振荡等问题，环宽的大小还会影响跟踪差值的大小、开关??频率以及损耗等。当Ｈ较小时，电流跟踪精度提高，但开关频率提高，增加了损耗；当??Ｈ较大时，开关频率降低，损耗减小，但电流跟踪精度降低。为了改善滞环比较的性能，??出现了固定开关频率的滞环控制，但该方法会对电流产生一定的影响［３３］。??

并联到配电网上，可以看做由直流侧电容提供电压支撑的逆变器，通过适当的控制使??ＤＳＴＡＴＣＯＭ吸收或者发出无功，实现动态无功补偿。将ＤＳＴＡＴＣＯＭ等效为一个交流??电压源，当不考虑ＤＳＴＡＴＣＯＭ的有功损耗时，系统单相等效电路如图２－２?（ａ）所示，??此时线路仅有电感４时，ＤＳＴＡＴＣＯＭ仅与电网进行无功功率交换，通过改变＆的幅值??来改变流入ＤＳＴＡＴＣＯＭ的电流之与电网电压次的相位关系。当ｔ／ｓ＜Ｃ／ｃ时，／ｓ超前电??网电压ｔ＞ｓ９０°，ＤＳＴＡＴＣＯＭ吸收电网中的容性无功功率，如图２－２?（ｂ）所示；当ｔ／ｓ＞??Ｃ／ｃ时，之滞后电网电压之９０。，ＤＳＴＡＴＣＯＭ吸收电网中的感性无功功率，如图２－２?（ｃ）??所示。??ｈ?Ｉｓ?￣?厂；仏??（ａ）单相等效电路?（ｂ）电流超前（容性工况）（ｃ）电流滞后（感性工况）??图２－２?ＤＳＴＡＴＣＯＭ等效电路及工作模式（不考虑损耗）??Ｆｉｇ．２－２?Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ?ｃｉｒｃｕｉｔ?ａｎｄ?ｗｏｒｋｉｎｇ?ｍｏｄｅ?ｏｆ?ＤＳＴＡＴＣＯＭ?（Ｌｏｓｓ?ｉｓ?ｎｏｔ?ｔａｋｅｎ?ｉｎｔｏ?ａｃｃｏｕｎｔ）??ｕｃ?Ｉｓ??（ａ）单相等效电路?（ｂ）电流超前（容性工况）?（ｃ）电流滞后（感性工况）??图２－３?ＤＳＴＡＴＣＯＭ等效电路及工作模式（考虑损耗）??Ｆｉｇ．２－３?Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ?ｃｉｒｃｕｉｔ?ａｎｄ?ｗｏｒｋｉｎｇ?ｍｏｄｅ?ｏｆ?ＤＳＴＡＴＣＯＭ?（Ｌｏｓｓ?ｉｓ?ｔａｋｅｎ?ｉｎｔｏ?ａｃｃｏｕｎｔ）??实际运行中，由于ＤＳＴＡＴＣＯＭ本身以及电抗器等存在一定的有功损耗，故必须将??该损耗考虑进来
【参考文献】

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本文编号：2846378