三相BUCK型动态电容器（D-CAP）控制策略的研究

发布时间：2017-04-06 04:05

  本文关键词：三相BUCK型动态电容器（D-CAP）控制策略的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着科技的进步，工业的发展，用户对电能质量的要求越来越多，与此同时，各种非线性负载的使用又恶化了电网电能质量，因此无功补偿与谐波抑制技术越来越得到重视与发展。在低压场合，工业用户领域，为了避免电网的罚款，提高生产效率，工业用户对提高电能质量非常重视，因此他们对无功补偿和谐波抑制技术的发展也相当关注，随着静止同步补偿器STATCOM和有源电力滤波器APF等有源解决方案的出现，电能质量的提升效果已经十分显著，但是许多工业用户仍然不采用这两种设备，原因很简单，他们价格太高且容易出现故障（主要是直流侧电解电容和开关管）。本文针对工业用户对性价比和可靠性的要求，受到静态电容器的启发，采用一种全新的无功补偿和谐波抑制解决方案——BUCK型动态电容器（D-CAP）。这种方案没有电解电容且能够动态的响应系统的无功需求并在此基础上抑制掉一部分谐波，成本较低，工作可靠。 本文首先对BUCK型动态电容器（D-CAP）的基本结构作了介绍，实际上它是由直接交流变换器（DACC）和薄膜无功补偿电容并联组成。接着通过传统的BUCK型DC-DC电路的工作原理类推动态电容器基本的工作原理，得出结论：通过调节动态电容器开关器件的占空比函数，使整个装置对外等效为一个可以有级调节电容器，起到无功补偿的作用。这也是动态电容器名称的由来。 接着在时域中对其建模得出基本的控制方程，并由此推知BUCK型动态电容器（D-CAP）可以工作在仅补无功工况和无功谐波复合补偿工况。两者的区别是，当占空比函数仅为常数项时，BUCK型动态电容器（D-CAP）仅补无功，而当占空比函数为常数项和某些偶次谐波之和时，BUCK型动态电容器（D-CAP）同时补偿谐波和无功。 为了实现这两种工况，需要制定合理的控制策略，为了使动态电容器进行无功补偿，首先需要检测系统的无功需求，因此本文对常见的无功、谐波电流检测方法作了介绍，然后用检测到的无功电流直流分量来生成占空比函数中的常数项，并通过SIMULINK仿真模型验证了BUCK型动态电容器（D-CAP）实现无功补偿的可行性、有效性。 在制定无功谐波复合补偿策略时，首先介绍了虚拟正交源（VQS）和偶次谐波调制(EHM)的概念，在这两个概念的基础上，根据动态电容器的基本控制方程，考虑参考APF中指定次谐波电流控制的方法，采取多同步旋转坐标系下指定次谐波电流控制，具体的说就是通过检测到谐波电流中的第n+1次奇谐波来控制占空比函数中第n次偶次谐波分量，最后根据制定的控制策略搭建仿真平台，分别对仅补5次，补5、7次和5、7、11、13次的工况作了详细的仿真，证明了控制策略的有效性。 最后，根据仿真的结果，验证了BUCK型动态电容器（D-CAP）进行无功补偿和谐波抑制的可行性，有效性与动态性。
【关键词】：无功补偿 谐波抑制 BUCK电路 动态电容器（D-CAP） 虚拟正交源 偶次谐波调制
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM53
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 引言11-14
• 1.2 传统的无功补偿和谐波抑制解决方案14-19
• 1.3 本文的选题依据与研究内容19-21
• 2 BUCK 型动态电容器（D-CAP）的基本结构与工作原理21-28
• 2.1 直接交流变换器 DACC（Direct AC Converter）21-23
• 2.2 BUCK 电路的基本工作原理23-24
• 2.3 BUCK 型 D-CAP 的工作原理24-27
• 2.4 本章小结27-28
• 3 BUCK 型动态电容器（D-CAP）动态无功补偿策略28-43
• 3.1 引言28
• 3.2 BUCK 型动态电容器无功补偿状态下的模型28-30
• 3.3 无功与谐波电流检测方法30-36
• 3.4 无功补偿控制策略36-37
• 3.5 仿真分析37-41
• 3.6 本章小结41-43
• 4 BUCK 型动态电容器（D-CAP）复合补偿策略43-66
• 4.1 引言43
• 4.2 虚拟正交源 VQS(Virtual Quadrature Sources)43-45
• 4.3 偶次谐波调制（Even Harmonic Modulation-EHM）[21]45-48
• 4.4 偶次谐波调制在 BUCK 型动态电容器（D-CAP）复合补偿中的应用48-51
• 4.5 BUCK 型动态电容器（D-CAP）复合补偿控制方法51-56
• 4.6 仿真分析56-65
• 4.7 本章小结65-66
• 5 总结与展望66-68
• 5.1 全文总结66
• 5.2 工作展望66-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-72

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本文编号：288210