基于自适应型FBD法控制策略的静止无功补偿器的研究

发布时间：2020-06-18 23:31

【摘要】：随着我国电力系统输电线路的建设与发展,电能的输送距离和输送容量越来越大,这就使得输电效益和电能质量在输电过程中显得越发重要。而输送的无功功率对于用电设备来说并不参与做功,反而还会增加系统损耗,从而使电压水平降低,功率因数降低,使电能质量下降的同时还给电力系统的输电环节带来额外的经济负担。因此需要在用电侧进行无功补偿,减少无功功率的传输。由于静止无功补偿器(SVC)具有快速连续补偿无功的特性,本文遵循无功补偿“分层分区,就地补偿”的原则,在用户侧10/0.4kV变电站低压母线处设计容量为300kvar的SVC装置。本文首先分析了 SVC的工作原理,通过计算和仿真分析不同接线形式下的电压和电流,从而确定合适的接线方式,并确定电容器和电抗器的容量。由于SVC可看作可控电纳支路,因此在设计无功补偿的控制策略时可利用该特点,通过斯坦门茨理论、对称分量法和瞬时无功功率理论计算需要补偿的电纳量,从而确定补偿多少无功功率。但是由于瞬时无功功率理论的ip-iq运算方式需要进行多次坐标转换,因此采用具有结论一致性的FBD法,减少计算量。而ip-iq法和FBD法的算法性能均受限于低通滤波器,因此采用自适应滤波算法,具有响应速度快、稳态精度高的优点。然后以飞思卡尔MK60DN512ZVLQ10芯片为核心设计SVC的控制电路,包括信号采样与处理模块、晶闸管同步触发模块、人机交互模块等,并设计软件程序实现相应功能。最后通过MATALB/Simulink对设计的SVC装置和无功补偿控制策略进行仿真和验证。本文研究了基于自适应型FBD法控制策略的静止无功补偿器,包括硬件系统和软件系统。在实验室环境下对SVC控制电路部分进行了测试,实现了信号采样与处理、晶闸管同步触发脉冲发生、按键与显示、上位机通信等功能。通过MATALB/Simulink进行了仿真,并和原始FBD法下的控制策略进行了对比,仿真结果验证了本文研究的SVC装置和控制策略能够精确快速地实现无功补偿,提高电压水平和功率因数,证明了其有效性和可行性。
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM714.3
【图文】：

内定义无功功率，以及Ｆｒｙｚｅ提出在时域内定义无功功率的方法［９］以后，不断有逡逑学者提出新的定义方法，直到现在也没有找到一种解释所有相关问题的理论和逡逑方法，但现有功率理论按适用性可分为三类［１＜）］，如图１．２所示。逡逑第一类逡逑逦？适用于谐波和无功功率的辨识（包括谐波源的确定、谐波和无逡逑功功率流动的理解）逡逑各逦逦逡逑？逦第二类逡逑Ｓ逦？适用于谐波和无功功率的补偿和抑制（包括谐波和无功功率的逡逑５逦控制、装]的原理和设计）逡逑论逦逡逑适用于仪表测贵和电表的管理、收费逡逑图１．２现有功率理论分类逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｅｘｉｓｔｉｎｇ邋ｐｏｗｅｒ邋ｔｈｅｏｒｙ逡逑目前比较常用的无功补偿控制策略大致可分为两大类：一是能够直接或间逡逑接利用数学公式推导计算无功补偿量的方法，该方法是无功补偿控制策略的基逡逑础，主要涉及斯坦门茨理论、瞬时无功功率理论、／Ｐ－／ｑ算法等；二是利用专家经逡逑验等无法用数学公式求解无功补偿量的方法，如模糊控制、神经网络。例如文逡逑献［１１］采用瞬时无功功率理论，采用瞬时电量，克服了传统无功理论只适用于电逡逑压电流都是正弦波的情况。文献［１２］指出，以瞬时无功功率理论为基础，具有逡逑运算方式和／ｐ－／ｑ运算方式两种检测电流的方法，其中前者需要利用三相电压逡逑信号检测电流，因此容易受电压质量的影响［１３］。文献［１４］采用／ｐ－／ｑ算法，该算法逡逑以瞬时无功功率理论为基础

本文以静止无功补偿器作为对象进行无功补偿装置的研究与设计。ＳＶＣ以逡逑半控型半导体器件晶闸管为开关元件，实现无功功率的快速、连续补偿，本章逡逑主要就其基本补偿原理、接线形式等内容进行分析与论述。逡逑２．１无功补偿基本原理逡逑２．１．１基本原理逡逑为了使分析问题得到简化，并且不失一般性，用图２．１表示一个简单的电力逡逑系统，供电端电压为ｔ＞ｓ，经过阻抗为Ｚｓ的线路向负荷供电，根据无功就地补偿逡逑的原则，在负荷端设置无功补偿装置。系统正常运行时（补偿器未投入），系统逡逑电流／可以分解为与电压相量同向的有功电流和与电压相量垂直的感性无功逡逑电流／ｑ，即／邋＝邋／ｐ＋／ｑ。负荷端电压相量超前电流相量的角度称为功率因数角炉，逡逑相量图如图２．２邋（ａ）所示。逡逑‘．逡逑

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本文编号：2719982