基于SVG电动汽车充电站的无功补偿研究

发布时间：2020-08-14 10:39

【摘要】：随着电力行业的快速发展,非线性负荷和不平衡方式的接入对电力系统电能质量的影响越来越大,无功补偿装置也越来越受到广泛的关注,尤其是对于静止无功发生器来说,它具有其优越的性能和无限的发展空间,得到了电力部门的普遍认可。静止无功发生器以其高性能的动态无功补偿特性,目前在无功补偿研究领域具有重要意义。本文是针对于静止无功发生器在电动汽车充电站的无功补偿研究。本文首先介绍了电动汽车充电站的工程背景,随后通过对几种无功补偿设备进行对比分析,确定了静止无功发生器应用于电动汽车充电站作为无功补偿装置的重要性。然后对静止无功发生器电路拓扑结构和工作原理进行了分析,并基于三相三线制系统建立了输入输出动态数学模型。接着再介绍了SVG的无功电流检测方法和控制策略,本文通过对几种无功检测方法进行分析,确立了基于瞬时无功功率理论的α-β坐标变换下的p-q检测法,ip-iq检测法和dq坐标变换下的d-q检测法。并在不平衡充电负载接入系统中,提出了d-q双序同步检测方法。在控制策略方面,本文通过对直接电流控制和间接电流控制的优缺点进行对比分析,针对于不平衡方式下设计了d-q双序同步控制策略。是通过基于三角波进行比较的dq坐标变换的直接电流控制策略,该控制方法为双闭环控制,即电压外环控制和电流内环控制。而且在实现单独跟踪控制有功和无功电流指令信号分离时,采用了正序、负序的前馈解耦控制,最后进行了d-q双序同步控制策略的深入研究。分析了电动汽车充电站的基本构成,根据充电机的原理进行了分类,简化了其拓扑结构并搭建了等效模型。然后针对于电动汽车充电站交流充电桩的充电负载处于不平衡方式运行时进行无功补偿。并通过simulink仿真软件分析和验证了平衡方式和不平衡方式的运行情况,仿真结果分析表明SVG应用于充电站系统进行无功补偿具有可行性。
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.72;U473.8
【图文】：

框图,无功补偿装置,框图,同步调相机

图 1.1 无功补偿装置发展框图1. 同步调相机（SC）同步调相机是实现动态补偿最早的并联无功补偿装置，作为旋转设备而言，也是一种不带负载的同步电机。同步调相机吸收无功和发出无功取决于它的励磁状态，欠励磁下发出感性无功，过励磁下发出容性无功。调相机有着控制、操作简单和可以连续的调节无功出力等诸多优点，当电力系统发生故障时导致系统电压下降，这时能够通过自动调节无功出力来保持系统电压恒定，也可以将短路电流和多余的电能对较弱的电力系统进行供电。然而由于它实际上是旋转设备，同步调相机在运行维护上噪声大、损耗大、维护成本太高和维护特别复杂，使得响应速度非常慢，在许多情况下不能够满足快速进行无功功率补偿。2. 补偿电容器补偿电容器是最早被广泛投入到电力系统中的无功补偿设备。并联电容器具有结构简单、成本较低，操作便捷和在很多场合都适用等优点，与同步调相机相比，在很多相似补偿效果的条件下，FC 费用会节省得多。所以，为了体现补偿电容器的优势，在电力系统中广泛采用 FC 进行无功补偿发展非常迅速。但是由于并联电容器的补偿容量受

静止无功发生器,基本结构

第二章静止无功发生器（SVG）的基本原理与数学模型第二章静止无功发生器（SVG）的基本原理与数学模型2.1 SVG 的基本电路拓扑结构静止无功发生器的一些主要组成部分可分为并网电抗器、逆变器和直流侧元件，根据直流源的直流侧元件的不同，静止无功发生器可以分为电流型逆变电路和电压型逆变电路两种类型，如图 2.1 所示。电容、电感分别为它们的直流侧元件，电压型桥式电路的工作原理是将直流电压逆变为三相交流电压，再将连接电抗器与电网负载侧并联，连接电抗器所包含的功能是滤除开关的纹波和抑制输出时的过电流等。而电流型逆变电路的工作原理是一个 DC-AC 的转换，将直流电流转换为交流电流，然后通过并联电容器连接到电网，它的功能是吸收逆变过程中所产生的过电压。

相量图,单相等效电路,相量图

图 2.2 不计损耗下 SVG 单相等效电路忽略了电抗器损耗和逆变器的开关损耗，则是SVG 只是进行无功交换。由上述条件可知，输出的电流 I 是超前还是滞后 90°，并能够 SU 同频同相。如图2.3可知，当 CU 大于 SU 时功率；当 CU 小于 SU 时，电流滞后电压 90°前情况 SVG 相量图（b）电流滞后情况图 2.3 不计损耗下 SVG 单相等效相量图

【参考文献】