基于瞬时无功功率理论的STATCOM谐波和无功电流检测研究

发布时间：2017-09-04 21:32

  本文关键词：基于瞬时无功功率理论的STATCOM谐波和无功电流检测研究

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【摘要】：近年来,随着电力电子技术的迅猛发展,其在电力系统中的应用范围也越来越广泛。消耗无功功率的负载也日渐增多。在给人们的生活带来极大便利的同时,也凭添了些许弊端,比如谐波涌现以及无功功率损耗大等。为保证电力系统的电能质量,谐波抑制和无功补偿已经成为亟待解决的研究热点。目前进行谐波抑制和无功补偿的主要装置是静止同步补偿器(STATCOM)。静止同步补偿器在进行谐波抑制和无功补偿的关键在于对于谐波和无功电流实现实时精确的检测,这也是后续完成谐波抑制和无功补偿的第一步。它的检测原理是基于被普遍认可并大规模应用的“瞬时无功功率”理论。基于该理论派生出来的两种传统检测方法ip-iq法和p-q法也在市场中得到大规模应用。该方法能够在三相电压不发生畸变的情况下且负载保持对称时,实时精确的完成对谐波和无功电流的检测。然而,如果电网中电压发生畸变或不对称的情况下,p-q法存在严重的检测误差；而ip-iq法由于受到锁相环的影响,导致无法将无功电流从检测电流中分离出来,无法完成检测。针对传统检测法的局限性,本文以“瞬时无功功率”为理论指导,在传统方法检测原理以及优越性的基础上进行改进,为改进传统检测方法的局限性,提出一种改进检测方法。该方法不含有锁相环,采用数学运算模块代替锁相环完成对基波电压角频率和初相角的获取,以此避免了ip-iq法在电压畸变时由于锁相环而导致的对无功电流检测的影响,并使得检测电路更为简化。将传统检测方法在电压无畸变时和电压发生畸变时的两种情况下进行对比,分析了两种传统算法在不同情况下的检测精确度和产生误差的原因。对于本文所提出的改进算法也在两种情况下进行仿真分析,并将检测结果分别与传统方法不同情况下的检测结果对比,最后将对比结果汇总成表格的形式进行分析。本文在Matlab中的Simulink条件下进行模型搭建,通过仿真结果对比了传统检测方法在电压无畸变和电压畸变情况下的检测精度,并在同一仿真条件下对于改进检测方法在以上两种假设条件下完成仿真,经过与传统检测方法仿真结果的对比,证实了该方法在电压畸变情况下仍然可以实现谐波和无功电流的精确检测。
【关键词】：STATCOM 电流检测 改进检测法 瞬时无功功率理论 锁相环
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM714.3;TM933
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第一章 绪论11-20
• 1.1 引言11-12
• 1.2 谐波问题及研究现状12-15
• 1.2.1 谐波的定义及其产生12-13
• 1.2.2 谐波的危害与治理13-15
• 1.3 电力系统中谐波的基本概念与标准15-17
• 1.3.1 电力系统谐波的有关定义15
• 1.3.2 谐波的相关标准15-17
• 1.4 无功的产生与影响17
• 1.5 谐波和无功电流检测方法的现状分析17-18
• 1.6 本文的主要研究内容18-20
• 第二章 静止同步补偿器(STATCOM)20-30
• 2.1 无功补偿装置的现状与发展趋势20-22
• 2.1.1 无功补偿装置的研究现状20-21
• 2.1.2 无功补偿装置的发展趋势21-22
• 2.2 STATCOM国内外的应用现状22-24
• 2.3 STATCOM的工作原理24-29
• 2.3.1 不计及损耗的STATCOM24-25
• 2.3.2 考虑损耗25-26
• 2.3.3 多重化结构26-27
• 2.3.4 多电平技术的STATCOM结构图27-29
• 2.3.5 混合级联式多电平STATCOM电路结构29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 瞬时无功功率理论30-41
• 3.1 α-β坐标系下的瞬时无功功率理论31-36
• 3.2 dq0坐标系下瞬时无功功率理论36-39
• 3.3 本章小结39-41
• 第四章 瞬时无功功率理论的谐波和无功电流检测法41-55
• 4.1 p-q检测法41-47
• 4.1.1 p-q检测法的原理41-43
• 4.1.2 p-q检测法的仿真分析43-47
• 4.2 ip-iq检测法47-53
• 4.2.1 ip-iq检测法的检测原理47-48
• 4.2.2 ip-iq检测法的仿真分析48-53
• 4.3 传统方法的局限性53-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第五章 基于瞬时无功功率理论的无锁相环改进检测法55-68
• 5.1 锁相环的工作原理及其存在问题55-58
• 5.2 无锁相环的改进检测方法58-66
• 5.2.1 改进检测法的原理58-61
• 5.2.2 仿真模型61-63
• 5.2.3 改进检测法的仿真结果对比分析63-66
• 5.3 本章小结66-68
• 第六章 论文总结与展望68-70
• 6.1 论文总结68-69
• 6.2 论文展望69-70
• 参考文献70-72
• 致谢72-73
• 攻读硕士学位期间论文发表情况73

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本文编号：793963