基于三电平DSTATCOM的配电网三相负荷不平衡补偿装置的研制

发布时间：2020-11-15 06:15

　　 我国低压配电网尤其是广大农网地区,大量单相和三相负荷并存,由于负荷分布不均及用户用电的不确定性,造成了三相不平衡问题长期存在。配电网长期运行于三相不平衡状态,会引起配电变压器损耗,出力减少,严重的还会造成变压器损毁,中性点漂移,导致用户用电设备的烧毁,给用户安全生产生活带来了隐患。配电网静止同步补偿器(Dstribution Static Synchronous Compensator,DSTATCOM)作为一种治理三相不平衡、补偿无功的电力电子装置,在电能质量领域得到了广泛的关注与应用。本文以三电平电容分裂式DSTATCOM为研究对象,通过数学建模、数学运算、电路分析及仿真实验相结合的方法,对三电平电容分裂式DSTATCOM的指令电流检测方法、直流侧电压控制及中点平衡控制策略进行了深入研究。首先,介绍了DSTATCOM的基本工作原理。根据三相四线制系统ABC三相解耦的特点,通过分析三电平电容分裂式DSTATCOM的单相等效电路,建立了三电平电容分裂式DSTATCOM的数学模型,初步得出抑制中点电位波动的方法。同时在静止三相坐标系下,设计了三电平电容分裂式DSATATCOM的整体控制方案。其次,针对传统的基于单同步坐标系的软件锁相环(Software PLL based on single synchronous reference frame,SSRF-SPLL)存在的缺陷,提出了基于双同步坐标系的解耦软件锁相环(Software PLL Based on Decoupled Double synchronized reference frame,DDSRF-SPLL),能够适用于不平衡电网下的指令电流检测算法,从而将三电平电容分裂式DSTATCOM的安装范围扩展至整个配电台区。从能量守恒角度,定量分析了三相四线制系统中引起直流侧二次脉动的原因以及它对指令电流检测的影响。在此基础之上,提出了带二阶陷波器的直流侧电压环误差校正控制策略,并对二阶陷波器的参数进行了设计,消除了负序电流不平衡引起的指令电流检测误差。接着,针对三相四线制不平衡系统中存在零序通路的特殊性问题,提出了基于O状态分解的直流侧中点电位波动抑制策略。考虑实际工况直流均压电阻烧毁、上下电容容值不一致等不确定性问题引起的直流侧中点电位偏置,提出了含抑制中点电位偏置的直流侧的中点平衡控制策略,同时也有效抑制了单个电容电压的波动,降低了直流侧电容容量的需求。通过对中点电位波动量的分解,分析了引起直流侧中点电位波动的主要原因,并探索了中点平衡控制能力的影响因素及它们之间的关系。最后,基于Matlab/Simulink仿真软件,搭建了仿真模型,分别验证了所提的指令电流检测方法、直流侧电压环误差校正控制策略、中点平衡控制策略的正确性与有效性。同时给出了三电平电容分裂式DSTATOCM的主电路参数设计方法,设计了基于TMS320F28335和CPLD为核心的控制系统硬件电路与软件程序,并搭建了三电平电容分裂式DSTATOCM实验样机,通过仿真与实验验证了三电平电容分裂式DSTATCOM的整体补偿效果。
【学位单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM727
【部分图文】：

第二章 电平 DSTATCOM 的数学模型及整体控制结构用来模拟低压配电网的三相不平衡负荷与感性负荷。ica、icb、icc为三电平电容分式 DSTATCOM 的补偿电流。ua、ub、uc为三电平电容分裂式 DSTATCOM 的输电压。vc1、vc2为三电平电容分裂式 DSTATCOM 的直流侧上下电容 C1和 C2的压。Lc、Rc分别为电容分裂式输出滤波电感和等效电阻。

图 2-2 三电平电容分裂式 DSTATCOM 系统结构图he system structure diagram of three-phase four-wire capacitor split DSTATCOM采用三相四线制电容分裂式拓扑结构，其每一相可以独立控它等效成三个非耦合的单相电路。为简化分析过程，以 A理，其电路模型如图 2-3 所示。A 相桥臂由四个全控型开关组成，其中与 IGBT 反并联的四个二极管用于续流，防止关反电动势而造成 IGBT 击穿。其余两个二极管通过与中点相

10（c）平电容分裂式 DSTATCOM 的三种工作模式：(a)T1a、T2a导通，(b) T2a、T3a导通，T1a、T4a关断 (c)T3a、T4a导通，T1a、T2a关断Figure 2-4. Three modes of apacitor split three-level DSTATCOM,T2aon，T3a,T4aoff (b)T2a,T3aon，T1a,T4aoff (c)T3a,T4aon，T1a
【参考文献】

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本文编号：2884442