D-STATCOM无锁相环补偿电流检测法的研究

发布时间：2017-11-04 16:26

  本文关键词：D-STATCOM无锁相环补偿电流检测法的研究

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【摘要】：配电网中的非线性、无功及不对称负荷会带来配电网的谐波污染、功率因数的降低、三相不平衡等电能质量问题,并直接影响配电网的安全、经济运行。配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)能综合解决上述电能质量问题,并具有响应速度快、运行范围宽和可动态连续补偿等优点,已经成为当今社会改善电能质量的研究热点。然而实时准确地检测出补偿指令电流是D-STATCOM进行良好补偿的前提,传统的基于瞬时无功功率理论的补偿电流检测法在电网电压畸变或不对称时因无法准确地提取电网基波正序电压的相位信息而带来检测误差,并且其锁相环电路也会带来检测延时,最终影响D-STATCOM的补偿效果。本文首先介绍了D-STATCOM的拓扑结构,并对传统的基于瞬时无功功率理论的ip-iq法的误差来源进行了分析,提出一种改进的无锁相环补偿电流检测法。该方法消除了锁相环的检测延时,在非理想电网电压时能准确地提取其基波正序电压的相位信息,并采用平均值滤波和采样优化处理来减少滤波延时和降低检测中的运算量,从检测精度和响应速度两方面改善D-STATCOM的检测效果。通过分析不平衡工况造成的D-STATCOM直流电压波动给补偿电流检测环节带来的影响,采取对直流电压控制量进行滤波处理,以提高在不平衡工况下补偿电流的检测效果。另外,为了改善D-STATCOM对补偿指令电流的跟踪性能,以减小开关频率和电流跟踪误差为控制目标,提出一种基于电压空间矢量的新型双滞环电流控制法。最后,在Simulink仿真环境中对改进的补偿电流检测法和控制方法进行了仿真验证,证实了所提方法的有效性与可行性。为了验证改进补偿电流检测法的实用性,成功研制出一台容量为10kVA、额定电压为380V的D-STATCOM实验样机。并详细介绍了D-STATCOM装置的硬件参数和软件设计,其中硬件部分包括:主电路中的直流电容、交流接触器以及滤波电抗器的参数选择,开关元件及其缓冲电路的设计;检测与控制系统中的霍尔元件、A/D转换模块、数字信号处理器的选择与信号滤波与滞环电路的设计。软件部分包括:主程序的设计、指令电流检测等功能子程序的设计流程。在样机上对改进的补偿电流检测法进行了实验验证,结果表明采用改进补偿电流检测法的实验样机在非理想电网电压及非线性不平衡负载工况下能较准确地实现对无功、谐波及不对称电流分量的有效补偿。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM761.12

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本文编号：1140200