配电网静止同步补偿器控制方法及系统设计

发布时间：2020-05-21 10:06

【摘要】：静止同步补偿器(STATCOM)以其调节灵活、响应迅速、谐波含量小等优点,已成为现代无功补偿领域最新技术代表。配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)作为STATCOM在配电网应用中的衍化物,对改善电能质量起重要作用。因此,研究DSTATCOM控制方法和系统设计具有重要意义。本文以DSTATCOM为研究对象,阐述传统控制方法和检测技术并指出可改进之处,探讨动态高品质控制、检测新方法和软硬件设计。同时,针对装置挂网启动/关机产生电流冲击及电弧现象提出可行的工程应用方案。论文首先从分析理想情况和非理想情况下的DSTATCOM工作原理开始,采用开关函数描述法在abc坐标系中进行数学建模,并将其数学模型在不同坐标系中进行转换与分析,为全文研究奠定理论基础。然后对DSTATCOM传统的双闭环电压前馈解耦控制、双闭环非解耦控制策略进行研究并指出可改进之处,为此展开一种三相系统的新型无锁相环控制策略的探讨。随后,出于日常负荷多以单相为主的考虑,展开探讨单相级联H桥型DSTATCOM系统电容均压策略。理论研究和仿真结果表明,各控制策略的可行性和有效性。接着对三相DSTATCOM系统基于p-q法、dq法的电流检测原理进行研究,提出一种改进的dq法电流检测原理。同时,对基于三维交流量与直流量间坐标变换的电容分裂式三相四线制DSTATCOM系统双环检测控制策略进行研究。理论研究和仿真结果表明,各电流检测原理与策略的正确性和有效性。最后以模拟装置挂网启动存在极大的电流冲击现象展开分析,提出一种基于预充电路的软件启动算法原理及系统关机方案。随后借助实验室现有功率模块进行详细的三相及单相DSTATCOM系统软硬件设计,并展开平台各控制策略验证工作。实验结果表明,系统设计的正确性、智能性和策略在工程应用上的有效性。同时,给出了部分装置挂网启动数据来增强实验的可信度。
【图文】：

框图,电压前馈,双闭环,解耦控制

逦ｓ逡逑由式（３－３）可说明，ＰＣＣ处电压前馈控制实现了电流内环参量ｚ＿ｄ、的解耦控制。由逡逑此式，可设计出如图３－１所示的双闭环电压前馈解耦控制策略框图。逡逑１—０％－邋＾ｒｒｒ＾ｔｌｈ，逦￣￣￣￣Ｖ￣＼￣，邋ｒ逡逑，赞Ｉ邋ｆｂ逡逑１１１邋＾邋Ｉｎ邋．邋ｔｗ＾ｃ邋ＴＴ，逡逑电压彳，感器Ｉ丨电流传ｙ器丨ｉ邋ｓｐｗｍ邋ｉ逡逑逦；邋＾ｓａ，，ｓｂ．ｓｃ邋ｊｒ邋＾邋ｃａ，ｃｂ，ｃｃ邋Ｗｃａ邋ＵＱ＾邋Ｕ邋N逡逑Ｉ同步＋计ｊ邋ａｂｃ＼邋ｄｑ邋］邋｜邋（ｑ邋NB邋ａｂ：ｃ￣｜邋［？ｌ逡逑＿＿逦＿＿＾ｑｉ邋ｒ逦逡逑图３－１双闭环电压前馈解耦控制策略框图逡逑Ｆｉｇ．３－１邋Ｄｕａｌ邋ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ邋ｖｏｌｔａｇｅ邋ｆｅｅｄｆｏｒｗａｒｄ邋ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ邋ｃｏｎｔｒｏｌ邋ｓｔｒａｔｅｇｙ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑由图３－１可见，内环有功指令电流是由外环电压ＰＩ调节器产生，用于稳定控制系统逡逑直流侧电压在指令值处，而无功指令电流则根据输出电流目标值进行给定，用于调节无逡逑功电流的性质与大小。有功无功指令电流与反馈电流在ｄｑ坐标系中的直流分量进行跟逡逑踪比较，利用内环ＰＩ调节器、坐标反变换及正弦脉宽调制技术（ＳＰＷＭ）得到控制开关管逡逑通断的脉冲信号

框图,解耦控制,谐振环,双闭环

频率／ｒａｄ邋？邋ｓ＿１逦频率／ｒａｄ邋＿邋ｓ＿Ｉ逡逑图３－３理想ＰＲ调节器谐振环节的频率特性图逦图３＊４理想ＰＲ调节器频率特性图逡逑Ｆｉｇ．３－３邋Ｂｏｄｅ邋ｐｌｏｔ邋ｏｆ邋ｒｅｓｏｎａｎｔ邋ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ邋ｆｏｒ邋ｉｄｅａｌ逦Ｆｉｇ．３－４邋Ｂｏｄｅ邋ｐｌｏｔ邋ｏｆ邋ｉｄｅａｌ邋ＰＲ邋ｒｅｇｕｌａｔｏｒ逡逑ＰＲ邋ｒｅｇｕｌａｔｏｒ逡逑为能直观体现ＰＲ调节器的谐振环节特性，进行相关参量取值Ｂｏｄｅ图分析。取＆＝０、逡逑ＡＴｒ＝１、0）ｎ＝２７ｒｘ５０邋ｒａｄ＿ｓ－１时的ＰＲ调节器谐振环节Ｂｏｄｅ图，如图３－３所示。由图可见，逡逑谐振环节在处具有极高的增益，反映出该谐振环节可实现相应频率正弦量信号的零逡逑２６逡逑
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM761.12

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