的工作特性及其對(duì)不平衡電壓的補(bǔ)償

1、2006年8 月電工技術(shù)學(xué)報(bào)Vol.21 No.8 第21卷第8期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Aug. 2006靜止無功發(fā)生器在電壓不平衡下的工作特性及其對(duì)不平衡電壓的補(bǔ)償李曠劉進(jìn)軍王兆安魏標(biāo) 西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院西安 710049摘要電網(wǎng)電壓不平衡對(duì)并網(wǎng)的電力電子裝置有著十分重要的影響本文詳細(xì)分析了采用傳 統(tǒng)控制方法時(shí)靜止無功發(fā)生器 SVG 在電網(wǎng)電壓不平衡下的工作特性為了降低不平衡電壓對(duì)SVG 的危害及其對(duì)負(fù)載的影響在SVG 補(bǔ)償無功的基礎(chǔ)上 提出一種多目標(biāo)補(bǔ)償控制策略當(dāng) 電網(wǎng)電壓嚴(yán)重不平衡時(shí)SVG 就從補(bǔ)償無功的功能切

2、換到補(bǔ)償電壓不平衡的功能擴(kuò)展了SVG 的功能 仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該方法的正確性 關(guān)鍵詞靜止無功發(fā)生器電壓不平衡基波負(fù)序電壓電壓控制電壓源 中圖分類號(hào)TM761Operation and Control of Static Var Generator forVoltage Unbalance MitigationLi Kuang Liu Jinjun Wang Zhaoan Wei BiaoXian Jiaotong University Xian 710049 ChinaAbstract Voltage unbalance has a great impact on power electr

3、onics equipment. This paper provided a detailed analysis of SVG performance under unbalanced voltage with traditional control method. Furthermore, a novel control strategy was proposed to mitigate voltage unbalance and at the same time extend the functions of SVG. Besides compensating reactive power

4、, SVG can also mitigate unbalanced voltage at the point of common coupling PCC when severe negative sequence voltage exists. The SVG operates as a voltage source controlled by the negative sequence voltage at the PCC.The relationships between all the parameters and the compensating characteristics w

5、ere analyzed in detail. Simulation and experiment results verify the satisfactory performance of the SVG in mitigating voltage unbalance with the proposed control strategy. Keywords SVG, voltage unbalance, fundamental negative sequence voltage, voltage controlled voltage source1引言三相電壓不平衡度是衡量電網(wǎng)電能質(zhì)量的一

6、個(gè) 重要指標(biāo) 隨著人們對(duì)電能質(zhì)量要求的提高電壓不平衡問題正受到越來越多的關(guān)注 1IEEE和IEC 均對(duì)電壓不平衡度的定義最大允許值等做了明確的規(guī)定 2我國國家技術(shù)監(jiān)督局頒布的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15543 1995電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡 度中規(guī) 定電力系統(tǒng)公共連接 點(diǎn)Point of Common Coupling PCC正常電壓不平衡度允許值為 2%短時(shí)不得超過4% 3文獻(xiàn)1 表明大約有10%的配電系統(tǒng)電壓不平衡度大于等于 3% 隨著電力電子裝置的普及電壓不平衡對(duì)并網(wǎng)的電力電子裝置的危害問題受到了更大的重視4 10 對(duì)整流性負(fù)載而言不平衡的電壓會(huì)在交流側(cè)產(chǎn)生 大量的非特征次諧波如2 次4

7、次等 同時(shí)電壓不平衡也會(huì)增加系統(tǒng)損耗降低系統(tǒng)效率 因此如何利用各種電力電子補(bǔ)償裝置來抑制電網(wǎng)電壓的收稿日期 2005-07-06改稿日期2006-03-2970電 工 技 術(shù) 學(xué) 報(bào) 2006年8月不平衡是近年來電能質(zhì)量控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一811 靜止無功發(fā)生器Static Var GeneratorSVG 是并聯(lián)于公共連接點(diǎn)的電力電子裝置往往用來補(bǔ) 償負(fù)載的無功功率或者通過對(duì)無功功率的控制來 調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓的幅度傳統(tǒng)的SVG 裝置大都控制為 電壓源并且不輸出負(fù)序電壓當(dāng)系統(tǒng)電壓不平衡 時(shí)就會(huì)導(dǎo)致SVG 過流而無法正常工作5文獻(xiàn)8, 9提出了避免此類過流現(xiàn)象的控制方法但是該方 法不能抑制PCC

8、點(diǎn)的不平衡電壓此外如何在補(bǔ)償無功的基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)展SVG 的功能也是目前SVG 的發(fā)展趨勢之一811本文在SVG 補(bǔ)償無功功率的基礎(chǔ)上提出一種多目標(biāo)補(bǔ)償控制策略當(dāng) 系統(tǒng)電壓嚴(yán)重不平衡時(shí)SVG 就從補(bǔ)償無功的功能 切換到補(bǔ)償電壓不平衡的功能這種控制方法可以有效地發(fā)揮SVG的作用保證PCC 的電壓在允許 的電壓不平衡度范圍內(nèi) 2 主電路結(jié)構(gòu) SVG 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示它由IGBT 三相變流器信號(hào)檢測電路基于TMS320F2812型DSP 的控制電路驅(qū)動(dòng)電路和基于89C196的觸摸屏監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成信號(hào)檢測電路需要檢測PCC 點(diǎn)三相電 壓三相負(fù)載電流SVG 輸出三相電流和SVG 直 流側(cè)電容電壓單片機(jī)

9、89C196控制電路完成系統(tǒng) 電壓電流信號(hào)采 集處理以及與觸摸顯示屏和F2812之間的數(shù)據(jù)交換基于F2812的控制電路為 控制系統(tǒng)的核心主要完成信號(hào)采集處理數(shù)據(jù) 交換PWM脈沖生成保護(hù)信號(hào)輸出等 圖1 SVG 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig.1 System configuration of the SVG 3 電壓不平衡下SVG 工作特性 SVG 的單相基波正序和負(fù)序等效電路分別如圖2a 和2b 所示其中p 表示正序分量n 表示負(fù)序分量Z s 和Z L 分別表示電網(wǎng)內(nèi)阻和負(fù)載的基波阻抗Z c 表示SVG與電網(wǎng)之間的連接電抗器的阻抗U cp 表示SVG輸出的基波正序電壓a基波正序等效電路b基波負(fù)序等效電路

10、圖2 SVG 的單相等效電路圖Fig.2 Single-phase equivalent circuits for SVG一般情況下有ZL Z s 和ZL Z c成立當(dāng)忽略負(fù)載影響時(shí)對(duì)圖2a 所示的基波正序分量而言流過SVG 的基波正序電流為sp cpcp s cZ Z =+U U I1其大小受SVG輸出電壓的控制對(duì)圖2b所示的基波負(fù)序分量而言流過SVG的基波負(fù)序電流為sncn s cZ Z =+U I2可見采用傳統(tǒng)的控制方法時(shí)I cn 大小無法由SVG 控制4而且由于SVG的負(fù)序阻抗特別小一般而言Z s +Z c0.2pu 當(dāng)有0.1pu 的基波負(fù)序電壓時(shí)流過SVG 的負(fù)序電流為cn 0.1

11、0.5pu 0.2=I3最嚴(yán)重時(shí)流過SVG 的電流總幅值為正序與負(fù)序電流幅值之和即1.5pu 從而導(dǎo)致SVG 因過流保護(hù)而退出系統(tǒng)甚至燒毀此外即使SVG 能正常工作當(dāng)電網(wǎng)電壓不平衡時(shí)還會(huì)產(chǎn)生其他現(xiàn)象4設(shè)電網(wǎng)A 相的正序和負(fù)序電壓分別為 第21卷第8期 李 曠等 靜止無功發(fā)生器在電壓不平衡下的工作特性及其對(duì)不平衡電壓的補(bǔ)償71ap pm p sin(u t =+4 an nm n sin(u t =+5 SVG 的A 相輸出電壓為 as sm s sin(u t =+6電網(wǎng)和SVG 的B 相和C 相電壓分別按正序和負(fù)序 錯(cuò)開120那么SVG 吸收的瞬時(shí)功率為 ap a bp b cp c p u

12、 i u i u i =+7 其中i a i b i c 分別表示流過SVG 的電流它們滿 足等式d d iL t=u p +u n u s8 由式7式8可得 sm pm s p nm s n 3 sin(sin(2p U U t L=+9 上式中的第二項(xiàng)為交流分量它又可以表示為 dc dc c dc d d up u i Cu t=%10 根據(jù)瞬時(shí)功率守恒由式9式10可得 dc dc u U =11 從式9式11可以看出SVG 直流側(cè)功率和電壓均有2倍基波頻率的脈動(dòng)當(dāng)直流側(cè)電容 電壓含有此脈動(dòng)電壓時(shí)它又會(huì)在交流側(cè)產(chǎn)生3次 正序諧波電流本文在此不再贅述 4 SVG 補(bǔ)償不平衡電壓 在傳統(tǒng)的控制

13、方法下SVG被控制為電壓源 其對(duì)無功的調(diào)節(jié)就是通過改變SVG 輸出電壓的幅值和相位來實(shí)現(xiàn)的當(dāng)電網(wǎng)電壓不平衡且SVG 只補(bǔ)償無功時(shí)為了減小流過SVG 的基波負(fù)序電流也可以使SVG 輸出與PCC 點(diǎn)相同的負(fù)序電壓來達(dá)到目的本文主要討論如何用SVG 來補(bǔ)償PCC 處的 負(fù)序電壓以保證該點(diǎn)電壓的平衡從而使其他連 接于該點(diǎn)的設(shè)備不受不平衡電壓的影響 為了充分利用資源減少原有硬件的改動(dòng)本 文仍把SVG控制為一電壓源其大小受PCC 處的 負(fù)序電壓控制其角度可以通過一定的優(yōu)化方法得 到圖3是SVG 補(bǔ)償不平衡電壓時(shí)的單相等效電路圖中各參數(shù)的定義與圖2相同其中SVG 的輸出電壓為 j c Ln e k =U U

14、式中 U Ln PCC 處的負(fù)序電壓分量 U c 和U Ln 之間的相位差圖3 SVG 補(bǔ)償不平衡電壓時(shí)的單相等效電路 Fig.3 Equivalent circuit for voltage unbalance mitigation在圖3中如果負(fù)載開路可以求得cLn sn j s c s e Z Z Z kZ =+U U12通過控制k 和的大小就可以減小ULn此時(shí)SVG 的輸出負(fù)序電壓和流過SVG的正序負(fù)序電流分別為j c cn sn j s c s e e k Z Z Z kZ =+U U13j cn sn j s c s (1e e k Z Z kZ +=+I U14cp sp s c1

15、Z Z =+I U15為了估算SVG 的補(bǔ)償容量本文在此引入等效電壓和等效電流的概念其值均為正序分量和負(fù)序分量平方和的平方根12SVG 的等效電壓U e 和等效電流I e 分別為U e =kU Ln16e I =17此時(shí)SVG 的容量近似為c S =18由以上分析可知SVG 的補(bǔ)償效果補(bǔ)償電流和容量與k 和密切相關(guān)k一定時(shí)確定 的最佳值就是對(duì)系統(tǒng)性能的優(yōu)化如果Z s 為純感性從圖4a可以看到=0時(shí)ULnI cn 和S c 同時(shí)取得最小值此時(shí)的 值即為最優(yōu)值為了更具一般性假設(shè)s s s Z Z =c c c Z Z =sL s c 1/Z Z Z =+=sc sc Z 72 電工技術(shù)學(xué)報(bào) 200

16、6年8月 d I e與U Ln之間的關(guān)系 e U e與U Ln之間的關(guān)系 f S c與U Ln之間的關(guān)系圖4 靜止無功發(fā)生器補(bǔ)償不平衡電壓時(shí)的特性Fig. 4 Characteristics of the SVG for voltage unbalance mitigation則Ln_min snjs c s c max11/e/U UZ Z k Z Z=+ 19當(dāng)s c sc= 時(shí) 式 10取得最小值snLn_minsc s c/UUZ k Z Z=+ 20 此時(shí)SVG 系統(tǒng)的補(bǔ)償系統(tǒng)性能最優(yōu) 相似地當(dāng)負(fù)載為Z L 時(shí)有如下的等式成立c LLn snjs c c L s L(1eZ ZZ Z

17、 Z Z k Z Z=+U U 21jLcn snjs c c L s L(1e(1ek ZZ Z Z Z k Z Z+=+I U 22Lcp sps c c L s LZZ Z Z Z Z Z=+I U 23c Lc sn js c c L s L3(1ekZ ZS UZ Z Z Z k Z Z=+ + 24 在式 21 中隨著控制量k 的增大負(fù)載上的負(fù)序電壓U Ln 變得越來越小從而實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償電壓 不平衡的功能 從上面的分析可以看出SVG只輸出負(fù)序電壓那么SVG 就會(huì)流過較大的正序電流為此將控制方法做如下修正jc Ln Lpek=+U U U 25式中U Lp PCC點(diǎn)的基波正序電壓此時(shí)I

18、cp=0 26當(dāng)不考慮負(fù)載時(shí) eU= 27 c sn3S U= 28當(dāng)考慮負(fù)載時(shí) eU= 29 cS= 30第21卷第8期 李 曠等 靜止無功發(fā)生器在電壓不平衡下的工作特性及其對(duì)不平衡電壓的補(bǔ)償 73從圖4b可以看出隨著k的增加ULn UcU e 逐漸減小而I c I e S c 逐漸增大圖4c 中ULn U cU eI cI eS c隨負(fù)載阻抗的增加略有變化但 變化不大由此證明可以忽略負(fù)載的影響而不 影響結(jié)論的正確性 從圖4d 4f可以看出隨著PCC 處負(fù)序電壓 U Ln的降低I eU eS c 均迅速增加此外 系統(tǒng)的補(bǔ)償性能還與連接電抗Z c相關(guān)Z c越大IeS c 越 小而U e 隨Z

19、c增加而增加 5 仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果 為了驗(yàn)證上述方法的正確性本文對(duì)圖1所示 的SVG 系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究結(jié)果如圖5所示SVG a電阻性負(fù)載 b整流性負(fù)載圖5靜止無功發(fā)生器補(bǔ)償不平衡電壓時(shí)的仿真波形 L f=0.3mHFig.5 Simulation waveforms of the SVG for voltage unbalance mitigation L f=0.3mH投入前PCC 點(diǎn)的負(fù)序電壓峰值為70V SVG 在0.04s投入系統(tǒng)后PCC 點(diǎn)的負(fù)序電壓峰值下降到9V以內(nèi)從仿真波形還可以看出SVG 的響應(yīng)速度非常快從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)PCC 點(diǎn)不平衡電壓的快速動(dòng)態(tài)補(bǔ)償為了進(jìn)一步驗(yàn)證本文所提出的

20、方法的有效性最后進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究實(shí)驗(yàn)中為了模擬電壓不平衡的情況把可編程交流電源Chroma 6590當(dāng)作電網(wǎng)的電源可編程交流電源的三相輸出電壓可以視需要任意設(shè)置其基波和諧波的幅值及相位還可以選擇輸出常見的矩形波階梯波梯形波電壓等為實(shí)驗(yàn)研究提供了很多方便實(shí)驗(yàn)中負(fù)載為帶阻感負(fù)載的三相二極管整流橋?qū)嶒?yàn)結(jié)果如圖6所示其中圖6a 和6b 分別為SVG 投入前與投入后的負(fù)載端三相相電壓可以看出補(bǔ)償后PCC 點(diǎn)電壓的不平衡度明顯降低達(dá)到了很好的補(bǔ)償效果圖6c 和6d 分別為SVG 投入前與投入后的負(fù)載端三相電流其不平衡度也明顯降低從而實(shí)現(xiàn)了SVG 補(bǔ)償電網(wǎng)電壓不平衡的功能驗(yàn)證了本文所提出的控制方法的有效性a補(bǔ)

21、償前PCC 點(diǎn)電壓b補(bǔ)償后PCC 點(diǎn)電壓c補(bǔ)償前負(fù)載電流 74 電 工 技 術(shù) 學(xué) 報(bào) 5 公茂忠 劉漢奎 2006 年 8 月 顧建軍等. 并聯(lián)型有源電力濾波器 參考電流獲取的新方法J. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2002, 22 9 43 47 Gong Maozhong, Liu Hankui, Gu Jianjun, et al. A novel method of calculating current reference for shunt active power filtersJ. Proceedings of the CSEE, 2002, 22(9: 43 6 圖6 靜止無功發(fā)生

22、器補(bǔ)償不平衡電壓時(shí)的實(shí)驗(yàn)波形 f s =3.2kHz Fig.6 Experiment waveforms of the SVG for voltage unbalance mitigation f s =3.2kHz 7 47 林海雪 雷林緒. 兩種諧波電流檢測方法的 80 戴潮波 比較研究J. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2002, 22 1 84 Dai Chaobo, Lin Haixue, Lei Linxu. A study on the comparison of two harmonic current detecting methodsJ. Proceedings of the CS

23、EE, 2002, 22(1: 80 84 6 結(jié)論 本文分析了 SVG 在電壓不平衡時(shí)的工作特性 Jiang Y, Ekstrom A. Applying PWM to control overcurrents at unbalanced faults of forced-commutated VSCs used as static var compensatorsJ. IEEE Transactions on Power Delivery, 1997, 12 1 273 278 提出了降低負(fù)序電流的方法 并基于傳統(tǒng)的把 SVG 控制為電壓源的控制方法 在補(bǔ)償無功功率的基礎(chǔ) 8 上 提出一種

24、在電網(wǎng)電壓嚴(yán)重不平衡時(shí)用 SVG 補(bǔ)償 PCC 處不平衡電壓的控制策略 得出如下結(jié)論 1 當(dāng)電網(wǎng)電壓不平衡時(shí) 會(huì)有很大的負(fù)序電 流流過 SVG 此外 SVG 直流側(cè)會(huì)出現(xiàn) 2 倍基波頻 率的波動(dòng) 2 關(guān) 3 小 參考文獻(xiàn) 1 Jouanne A, Banerjee B. Assessment of voltage unbalanceJ. IEEE Transactions on Power Delivery, 2001, 16 782 2 790 4 Hochgraf C, Lasseter R H. Statcom controls for operation with unbalanced

25、 voltagesJ. IEEE Transactions on Power Delivery, 1998, 13 2 : 538 544 9 Cavaliere C A C, Watanabe E H, Aredes M. Multi-pulse statcom operation under unbalanced voltagesC. Proceedings of the IEEE Power Engineering Society Winter Meeting, New York, USA 2002 567 572 系統(tǒng)中還會(huì)出現(xiàn) 3 次正序諧波電流 把 SVG 控制為電壓源來補(bǔ)償電壓不

26、平衡 補(bǔ)償效果與控制參數(shù)密切相 的控制方法是有效的 10 Li Kuang, Liu Jinjun, Wang Zhaoan, et al. Static Var 合理地選擇 SVG 輸出電壓的相位可以保 其補(bǔ)償容量最 generator control strategy for unbalanced systems in medium voltage applicationsC. Proceedings of the IEEE International Conference PESC2004, Yachen, Germany, 2004: 4257 4262 證 SVG 在補(bǔ)償效果最好的條

27、件下 11 Singh B N, Chandra A, Al-Haddad A. DSP-based indirect-current-controlled statcomJ. IEE Proceedings on Electrical Power Application, 2000, 147 2 118 12 IEEE Std 1459-2000: IEEE trial-use standard definitions for the measurement of electric power quantities under sinusoidal, nonsinusoidal, balan

28、ced, or unbalanced conditionsC. IEEE Press, USA, 2000 作者簡介 李 曠 男 1977 年生 博士研究生 研究方向?yàn)殡娔苜|(zhì)量及其 107 Pillay P, Manyage M. Definitions of voltage unbalanceJ. IEEE Power Engineering Review, 2001, 21 51 5 50 3 中國國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 15543-1995 電能質(zhì)量 三相電壓 允許不平衡度S. 北京 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社 1995 李曉露, 段獻(xiàn)忠, 何仰贊. 不平衡系統(tǒng)中 ASVG 動(dòng)態(tài) 建模研究J. 中國電機(jī)

29、工程學(xué)報(bào), 1999, 19 9 80 Li Xiaolu, Duan Xianzhong, He Yangzan. Dynamic model of ASVG in unbalanced systemsJ. Proceedings of the CSEE, 1999, 19(9: 7680 76 4 控制技術(shù) 劉進(jìn)軍 男 電力電子裝置的實(shí)際應(yīng)用 1970 年生 教授 博士生導(dǎo)師 研究方向?yàn)殡娏﹄娮?技術(shù)在電能質(zhì)量控制 輸配電系統(tǒng)以及分布式發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用 仿真 分析和控制 電力電子電路和系統(tǒng)的建模 靜止無功發(fā)生器在電壓不平衡下的工作特性及其對(duì)不平衡電壓的補(bǔ)償 作者： 作者單位： 刊名： 英文

30、刊名： 年，卷(期： 被引用次數(shù)： 李曠， 劉進(jìn)軍， 王兆安， 魏標(biāo)， Li Kuang， Liu Jinjun， Wang Zhaoan， Wei Biao 西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,西安,710049 電工技術(shù)學(xué)報(bào) TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY 2006，21(8 0次 參考文獻(xiàn)(12條 1.Jouanne A.Banerjee B Assessment of voltage unbalance 2001(04 2.Pillay P.Manyage M Definitions of voltage unbalance 2001

31、(05 3.GB/T 15543-1995.電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度 1995 4.李曉露.段獻(xiàn)忠.何仰贊 不平衡系統(tǒng)中ASVG動(dòng)態(tài)建模研究期刊論文-中國電機(jī)工程學(xué)報(bào) 1999(09 5.公茂忠.劉漢奎.顧建軍 并聯(lián)型有源電力濾波器參考電流獲取的新方法期刊論文-中國電機(jī)工程學(xué)報(bào) 2002(09 6.戴潮波.林海雪.雷林緒 兩種諧波電流檢測方法的比較研究期刊論文-中國電機(jī)工程學(xué)報(bào) 2002(01 7.Jiang Y.Ekstrom A Applying PWM to control overcurrents at unbalanced faults of forced-commutated

32、VSCs used as static var compensators 1997(01 8.Hochgraf C.Lasseter R H Statcom controls for operation with unbalanced voltages 1998(02 9.Cavaliere C A C.Watanabe E H.Aredes M Multi-pulse statcom operation under unbalanced voltages 2002 10.Li Kuang.Liu Jinjun.Wang Zhaoan Static Var generator control

33、strategy for unbalanced systems in medium voltage applications 2004 11.Singh B N.Chandra A.Al-Haddad A DSP-based indirect-current-controlled statcom 2000(02 12.IEEE Std 1459-2000:IEEE trial-use standard definitions for the measurement of electric power quantities under sinusoidal.nonsinusoidal.balan

34、ced.or unbalanced conditions 2000 相似文獻(xiàn)(7條 1.學(xué)位論文 鄭紅平 鏈?zhǔn)絊TATCOM系統(tǒng)與控制及診斷保護(hù)的研究 2005 電能質(zhì)量問題，嚴(yán)重威脅著電網(wǎng)的安全運(yùn)行，發(fā)展STATCOM是解決我國電能質(zhì)量問題的有效手段。鏈?zhǔn)絊TATCOM是綜合了多種優(yōu)越性能的最新型的裝置，論文針對(duì)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu) STATCOM的控制、保護(hù)和智能報(bào)警與診斷進(jìn)行了相關(guān)的研究。 論文深入分析了變壓器多重化主電路、二極管鉗位多電平逆變器、飛跨電容多電平逆變器和鏈?zhǔn)蕉嚯娖侥孀兤?種逆變器的結(jié)構(gòu)和原理，對(duì)它們進(jìn)行比較后，得出他們應(yīng)用于 STATCOM時(shí)存在的優(yōu)點(diǎn)和不足；指出在對(duì)大容量STATC

35、OM裝置主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選型中，鏈?zhǔn)蕉嚯娖侥孀兤髯鳛镾TATCOM主電路的結(jié)構(gòu)形式，綜合了多種優(yōu)越性能，是今后一段時(shí)期 STATCOM主電路選型必然趨勢。 文中分析了11電平鏈?zhǔn)侥孀兤鱏TATCOM的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本工作原理，重點(diǎn)提出了逆變器主電路器件的基頻丌關(guān)法(FFS，此方法可大大減少丌關(guān)器件的損耗，增加STATCOM主電路 的安全裕度；在FFS法的基礎(chǔ)上，提出了選定次諧波最小化(SHtM控制策略，以實(shí)現(xiàn)逆變器總輸出電壓中選定次低次諧波最小化；同時(shí)隨丌關(guān)角度的不同，既可控制輸出電壓基波分 量大小，又可消除可選定的低次諧波，達(dá)到一舉兩得的目的；針對(duì)求解丌關(guān)角度存在非線性超越方程組時(shí)初值較難選擇

36、的問題，采用了解軌跡微分預(yù)估初值算法；利用Matlab的SIM Power Systems模塊進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果表明文中所提出基于FFS的SHM控制策略是正確的。 電容電壓不平衡及其控制是鏈?zhǔn)絊TATCOM安全可靠運(yùn)行必須解決的關(guān)鍵問題。論文深入分析了直流電容電壓不平衡現(xiàn)象，建立了鏈?zhǔn)絊TATCOM直流電容穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型，通過數(shù)學(xué)模 型反映了可能造成的直流電容電壓不平衡問題。在討論控制電容電壓的各種手段基礎(chǔ)上，提出了一種基于單工頻周期同相各H橋脈沖循環(huán)換位的直流電容電壓平衡控制策略，最后用 仿真驗(yàn)證了所提方法是正確的。 論文分析了STATCOM裝置及各子系統(tǒng)的故障情況，提出了相應(yīng)的保護(hù)措施和裝置

37、安全運(yùn)行的判據(jù)；為最大限度地發(fā)揮STATCOM的補(bǔ)償作用，提出了在正常運(yùn)行狀態(tài)之外的異常狀態(tài) 下控制性保護(hù)方式和緊急或故障下保護(hù)方式的STATCOM分級(jí)保護(hù)體系方案。 論文最后研究了STATCOM逆變器主電路故障診斷方案，指出STATCOM的主回路故障診斷系統(tǒng)的主要任務(wù)應(yīng)該是故障報(bào)警和故障記錄；對(duì)STATCOM的報(bào)警處理和故障診斷系統(tǒng)進(jìn)行了 探索性的研究，給出了報(bào)警處理和故障診斷子系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)及工作流程。 2.期刊論文 李曠.劉進(jìn)軍.魏標(biāo).王兆安.LI Kuang.LIU Jin-jun.WEI Biao.WANG Zhao-an 靜止無功發(fā)生器補(bǔ)償電網(wǎng)電壓不平衡的控制及 其優(yōu)化方法 -中國

38、電機(jī)工程學(xué)報(bào)2006,26(5 針對(duì)電網(wǎng)電壓不平衡問題,提出了一種用靜止無功發(fā)生器(SVG抑制公共連接點(diǎn)(PCC不平衡電壓的控制方法.該方法既發(fā)揮了SVG補(bǔ)償系統(tǒng)無功功率的優(yōu)勢,又在電網(wǎng)電壓嚴(yán)重不平 衡時(shí)擴(kuò)展了SVG的補(bǔ)償功能,充分地利用了補(bǔ)償裝置.文中詳細(xì)討論了SVG補(bǔ)償電網(wǎng)電壓不平衡的原理,將SVG控制作為受負(fù)載端負(fù)序電壓控制的電流源,分析了其補(bǔ)償性能與各個(gè)參數(shù)的 相互關(guān)系.在補(bǔ)償效果相同的前提下,對(duì)系統(tǒng)的控制參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,使SVG的補(bǔ)償容量最小.最后介紹了PCC處負(fù)序電壓的實(shí)時(shí)檢測方法.仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法可以有效地補(bǔ)償電 源或負(fù)載引起的電壓不平衡問題. 3.會(huì)議論文 李曠.趙國

39、鵬.劉進(jìn)軍.王兆安 靜止無功發(fā)生器補(bǔ)償電網(wǎng)電壓不平衡的控制方法研究 本文提出了一種用靜止無功發(fā)生器抑制公共連接點(diǎn)處不平衡電壓的控制方法。文章將靜止無功發(fā)生器控制為受負(fù)載端負(fù)序電壓控制的電流源,通過此補(bǔ)償電流的作用來降低PCC處 電壓的不平衡度。文章同時(shí)分析了其補(bǔ)償性能與各個(gè)參數(shù)的相互關(guān)系,并介紹了PCC處負(fù)序電壓的適時(shí)檢測方法。 4.學(xué)位論文 王德昌 模塊化有源無功補(bǔ)償器的研究 2004 靜止無功發(fā)生器是(ASVG是柔性交流輸電系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分,并且開始得到應(yīng)用.該文對(duì)比了實(shí)現(xiàn)大容量無功功率補(bǔ)償?shù)碾娐吠負(fù)?并選擇基于現(xiàn)場總線(CANBUS的模塊 式結(jié)構(gòu)ASVG作為研究對(duì)象.對(duì)ASVG實(shí)際運(yùn)行中存在的一些問題進(jìn)行了較為深入的研究.針對(duì)ASVG的dq軸下控制方式在電壓不平衡時(shí)存在電流不對(duì)稱的問題,提出了采用abc軸下的控制策 略.仿真結(jié)果證明在電壓不平衡下采用后者的補(bǔ)償效果優(yōu)于前者.在電壓對(duì)稱時(shí),采用空間電壓矢量調(diào)制方法(SVPWM跟蹤給定電壓矢量,來控制ASVG的電流產(chǎn)生,仿真結(jié)果證明此種方法 具有直流側(cè)電壓利用率高,開關(guān)頻率近于優(yōu)化等優(yōu)點(diǎn).在交流電流跟蹤控制中,引入交流PI調(diào)節(jié)器(P+Resonant,解決了普通PI調(diào)節(jié)器在穩(wěn)態(tài)時(shí)不能達(dá)到無靜差調(diào)節(jié)的問題,使補(bǔ)償精度 得到提高.論文設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了基于DSP的無功電流檢測