基于调谐滤波器与D-STATCOM的谐波无功补偿技术研究

发布时间：2020-09-01 07:17

　　配电网中新型用电设备的快速发展和广泛使用给电力系统带来了不可避免的电能质量问题,主要包括谐波污染、功率因数低、三相不平衡、电压波动等,直接影响电力系统用电设备的安全、稳定和经济运行。电网谐波治理以安装滤波器为主,相比于有源滤波器,无源滤波器(PF)仍是用于谐波治理的主要设备。配电网静止同步补偿器(Distribution Static Synchronous Compensator,D-STATCOM)不仅可以提高电网功率因数,而且可以解决三相不平衡的电能质量问题,这主要是因为补偿无功和不平衡是它的基本功能。针对配电网中谐波污染、功率因数低、三相不平衡问题,可以运用无源滤波器和静止同步补偿器并联运行的补偿方案,使电力系统电能质量问题得到较为全面的改善。首先,根据传统无源滤波器的工作原理,分析了其受参数变化影响而失谐的原因,提出基于晶闸管控制的变压器型可调谐无源滤波器。利用其等效电路模型详细推导了触发控制角与该调谐滤波器参数L、C之间的数学关系,搭建了该可调谐无源滤波器的仿真模型并对其滤波与调谐性能进行仿真,证实了所提基于晶闸管控制的变压器型可调谐无源滤波器调谐性能的有效性。其次,本文选择D-STATCOM对电力系统无功以及不平衡问题进行补偿。介绍了D-STATCOM的拓扑结构及优点,然而能否准确检测到电网所需补偿电流的指令信息成为D-STATCOM能否高效运行的关键。在电网电压畸变或不平衡时,传统的i_p-i _q指令电流检测法因不能准确检测到电网电压基波正序分量而出现检测误差,进而影响补偿指令电流检测的准确性,使设备补偿效果大打折扣。因此提出了一种改进的i_p-i _q补偿指令电流检测法,该方法可以消除电网在非理想情况下的检测误差,从而可以准确地检测补偿指令电流,并通过仿真验证了该检测方法的准确性。最后,理论分析说明无源滤波器与D-STATCOM并联运行的特点和优势,并应用于工程实例中。结果表明,当可变负荷谐波含量增大时D-STATCOM单独运行的滤波效果很不理想,此时在负荷侧再加装无源滤波器,可使谐波含量大大降低。因此验证了无源滤波器和D-STATCOM并联运行进行补偿的正确性及可行性。
【学位单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM761
【部分图文】：

示意图,无功补偿装置,示意图

图 1.1 常见无功补偿装置示意图调相机和并联电容器属于早期的无功补偿装置。同步调相机运行时噪重、控制方式复杂、响应速度慢、运行成本高，技术水平已明显不能复杂的无功补偿需要[23,24]。并联电容器由于价格低廉、损耗较小、安是我国主要的无功补偿方式[25,26]，但是由于容抗的的固定性，无功补并且当系统存在谐波时，会与系统中的感性负载发生串并联谐振，造设备误动作等安全隐患。来，随着电力电子技术的快速发展，柔性交流输电系统(FACTS)为解量问题提供了新方向，基于 FACTS 技术的静止无功补偿器(SVC)得到献[28]提出对非线性 SVC 系统采用改进的 PI 控制方法，克服了由传统运行不稳定以及依赖精确数学模型等缺点。但是由于其控制复杂在工。文献[29]提出采用线性自抗扰控制技术提高 SVC 的稳定性，其原理性化，但这种技术对数学模型有很高的精确度要求，限制了该技术无与发展。静止同步补偿器(D-STATCOM)与 SVC 相比，具有调节速度设备损耗低、不易引发谐振短路、自适应能力好、可连续调节无功等

单调谐滤波器,基本原理

(a) 基本结构 (b) 阻抗特性图 2.1 传统单调谐滤波器基本原理图在实际运行中，一方面，不仅周围温度会发生变化，自身也会发象，这将会引起电容器和电感线圈的参数发生变化；另一方面，参数影响较大，系统参数不稳定使其设计计算以及安装和调试过误差，从而使实际参数和谐振频率偏离谐振值，这些都会引起滤波定电压不变的情况下，随着温度或环境的变化，电容器的容量容值 C 也会下降。然而，滤波器一旦被设计出来，其电感值 L 就率公式为：LCf2π1 值 C 变化而电感值 L 不变时，滤波频率 f 值随之变化，谐振点发谐性能变差，严重时还可能引起谐波的放大，与系统发生并联谐

基本结构,变压器,变工,可变电感

图 2.2 TCR 型滤波器基本结构)作为可变电感，可快速、平度好、响应速度快等许多优谐波，从而对其他设备和电网压器型滤波器原理器型滤波器是由晶闸管控制变，其结构见图 2.3(a)。其中变工作绕组被接入电网，控制绕的触发角调节范围为 90 ~1改变变压器内部的磁通达到阻抗连续变化的目的。若，TrL 为电流改变前变压器绕增量，eqL 为变压器型电抗器的

【参考文献】