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静止无功补偿器不对称控制策略的研究

作　者: 张艳肖
导　师: 杨晓萍
学　校: 西安理工大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 配电网静止同步补偿器 三维空间矢量控制 三相四线制 三电平中点嵌位式逆变器 电网电压不对称 PSCAD/EMTDC
分类号: TM761
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


配电网静止同步补偿器(Distribution Static Synchronous Compensator,DSTATCOM)是灵活交流输电系统技术中的一个重要组成部分,因其能对系统无功功率进行双向动态补偿、抑制谐波、补偿负载不平衡等,而成为现代静止无功补偿技术研究的热点。本文针对电网电压的理想情况和不理想情况,着重研究了三相四线制DSTATCOM的控制方法。本文的工作如下:在分析两电平四桥臂逆变器的等效模型基础上,对三维空间矢量(3-D SVM)调制进行了深入的研究。利用电磁暂态仿真软件(PSCAD/EMTDC)对两电平四桥臂逆变器调制策略进行了仿真,验证了采用该调制策略的逆变器具有抑制不平衡负载的能力。选择三电平中点嵌位(NPC)逆变器作为DSTATCOM的主电路,建立了电网电压对称情况下的数学模型,采用基于瞬时无功功率理论的p-q-o检测法获得参考电流,提出一种新型3-D SVM调制算法,用来控制三电平NPC逆变器。该算法将参考电压矢量分解成一个平移矢量和一个两电平矢量,直接应用两电平3-D SVM进行调制,将三电平3-D SVM的问题转化为两电平3-D SVM问题,从而简化了三电平3-D SVM。对三相四线系统DSTATCOM在阻性、感性及非线性负载三种情况进行了仿真研究,结果表明该控制算法不仅可以使DSTATCOM具有良好的不平衡补偿能力,同时能有效地抑制谐波电流和中线电流。针对电网电压不对称状态,分析了三相四线系统DSTATCOM的正、负、零序数学模型,提出基于旋转坐标系下变换的补偿电流指令计算方法,把计算出来的无功电流代入到正、负、零序分量的数学模型计算出逆变器的参考电压指令,通过参考电压分解3-D SVM,驱动主电路开关器件动作。在对称负载、不对称非线性负载以及负载突变三种情况进行仿真,结果表明,该控制策略能有效地实现不对称负载、谐波的补偿,同时减小电网电压的不对称度。负载突变时,三相四线制DSTATCOM不但稳态补偿效果好,同时还具有比较理想的动态响应。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-14
  1.1 研究背景及意义  8-10
    1.1.1 电能质量  8-9
    1.1.2 无功补偿对配电网电能质量的影响  9-10
  1.2 DSTATCOM在配电系统中的发展及现状  10-13
    1.2.1 DSTATCOM的特点及实际应用  10-12
    1.2.2 模型研究  12
    1.2.3 DSTATCOM的控制方法  12-13
  1.3 本论文的主要工作  13-14
2 DSTATCOM参考电流的检测方法  14-20
  2.1 瞬时无功功率理论  14-15
  2.2 p-q检测法  15
  2.3 i_p-i_q检测法  15-16
  2.4 p-q-o检测法  16-18
  2.5 本章小结  18-20
3 两电平三维空间矢量调制(3-D SVM)算法  20-32
  3.1 两电平四桥臂逆变器的拓扑结构  20-23
  3.2 两电平四桥臂逆变器3-D SVM调制  23-30
    3.2.1 参考电压矢量位置的确定  24-26
    3.2.2.输出电压矢量作用时间的计算  26-27
    3.2.3 开关顺序的选择  27-28
    3.2.4 仿真分析  28-30
  3.3 本章小结  30-32
4 电网电压对称情况下三相四线制DSTATCOM控制方法的研究  32-46
  4.1 DSTATCOM主电路的选择  32-33
  4.2 DSTATCOM数学模型  33-35
  4.3 参考电压分解三电平3-D SVM调制原理  35-39
    4.3.1 三相参考电压矢量的分解  36-37
    4.3.2 两电平分矢量的合成  37-39
    4.3.3 三电平参考矢量的合成  39
    4.3.4 输出开关状态的选择  39
  4.4 仿真分析  39-45
    4.4.1 阻性负载  40-41
    4.4.2 感性负载  41-43
    4.4.3 非线性负载  43-45
  4.5 本章小结  45-46
5 电网电压不对称下三相四线制DSTATCOM控制方法的研究  46-64
  5.1 电网三相不平衡的危害  46-47
  5.2 DSTATCOM装置的建模  47-51
    5.2.1 正序分量的数学模型  47-49
    5.2.2 负序分量的数学模型  49-50
    5.2.3 零序分量的数学模型  50-51
  5.3 基于坐标变换的补偿电流指令计算方法  51-54
  5.4 仿真分析  54-62
    5.4.1 对称感性负载  55-58
    5.4.2 不对称非线性负载  58-61
    5.4.3 负载突变  61-62
  5.5 本章小结  62-64
6 总结与展望  64-66
  6.1 本论文的主要成果  64
  6.2 进一步工作设想  64-66
致谢  66-68
参考文献  68-71
论文发表情况  71

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 电力系统的自动化 > 自动调整
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