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配电网新型静止无功补偿装置及其控制技术研究

作　者: 李慧
导　师: 涂春鸣
学　校: 湖南大学
专　业: 电气工程
关键词: 静止无功补偿器 配电网静止同步补偿器 三相不平衡控制 改进开关函数调制法 负序前馈控制
分类号: TM761
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 313次
引　用: 2次
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内容摘要


随着国民经济和科学技术的蓬勃发展,现代电网与负荷构成出现了新的变化趋势。大量冲击性、波动性负荷,如电弧炉、大型轧钢机、电力机车等的运行使得电压波动、闪变、三相不平衡日趋严重,严重削弱和干扰电网的经济可靠运行,其社会影响和经济损失是相当严重的。因此迫切需要增设动态无功补偿装置,来提高电能质量。静止无功补偿器(SVC)和配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)作为目前中低压配电网动态无功补偿装备,相比于传统无功补偿设备,在可控性和响应速度等方面具有显著的优势。本文在对三相不平衡系统瞬时功率分析的基础上,提出了一种通过加装带滤波器的SVC补偿器,使负序引起的不平衡功率和谐波功率流入SVC,最终达到平衡系统目的的方法；提出基于前馈-反馈复合控制的SVC不平衡负荷补偿方法,将电压闭环控制与三相不平衡控制相结合、功率因数闭环控制与三相不平衡控制相结合,以达到适应各种工况的需求。本文从原理上分析了电网电压不平衡情况对D-STATCOM的影响。在三相电网电压不平衡时,D-STATCOM输出电压出现负序和3次谐波,可能导致过流问题,严重情况下会烧毁装置。为此,提出一种改进开关函数调制法,有效改善电网电压不对称情况下D-STATCOM电压输出性能,抑制了3次谐波和负序电流。同时提出在D-STATCOM双闭环电压控制方法的基础上加一个负序电压前馈控制环节来抑制负序电压造成的过电流。最后,本文在SVC、D-STATCOM相关理论研究和仿真研究的基础上,成功研制了容量为±6000kVar的SVC和容量为±50kVar的D-STATCOM实验装置,开展了相关实验。实验结果表明,研制的SVC和D-STATCOM装置能满足不平衡补偿和电压控制的要求,证明了本文提出控制方法的正确性、有效性和可行性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-16
  1.1 电能质量现状  10
  1.2 电能质量的改善  10-11
  1.3 配电网无功补偿技术的国内外研究现状  11-13
  1.4 配电网不平衡补偿的现状  13-14
  1.5 本文的课题背景和主要研究内容  14-16
第2章 含负荷不平衡补偿的SVC复合控制方法  16-40
  2.1 SVC补偿负荷不平衡的方法  16-27
    2.1.1 SVC结构及模型  16-17
    2.1.2 SVC补偿负荷不平衡的原理  17-24
    2.1.3 三相不平衡补偿实用算法  24-27
  2.2 含负荷不平衡补偿的SVC复合控制方法  27-32
    2.2.1 SVC前馈-反馈复合控制  27-28
    2.2.2 电压控制模式  28-31
    2.2.3 功率因数控制模式  31-32
  2.3 基于前馈-反馈复合控制的仿真分析  32-39
    2.3.1 负序补偿前馈模块开环仿真  32-35
    2.3.2 前馈-反馈复合控制闭环仿真  35-39
  2.4 本章小结  39-40
第3章 电网电压不对称条件下D-STATCOM控制  40-60
  3.1 D-STATCOM控制现状  40-41
  3.2 电网电压不对称对D-STATCOM性能的影响  41-47
    3.2.1 D-STATCOM结构及模型  41-43
    3.2.2 电网电压不对称对D-STATCOM电压输出性能的影响  43-46
    3.2.3 电网电压不对称对D-STATCOM过电流的影响  46-47
  3.3 电网电压不对称条件下D-STATCOM控制  47-54
    3.3.1 控制系统基本组成  47-48
    3.3.2 改进开关函数调制法  48-50
    3.3.3 负序电压前馈控制及负序检测方法  50-54
  3.4 仿真结果  54-59
    3.4.1 改进开关函数调制方法仿真  54-58
    3.4.2 负序电压前馈控制策略仿真  58-59
  3.5 本章小结  59-60
第4章 配电网新型静止无功补偿装置研制  60-87
  4.1 SVC实验样机研制  60-73
    4.1.1 SVC实验装置系统构成  60-61
    4.1.2 SVC主电路参数设计  61-66
    4.1.3 SVC晶闸管阀光电触发与在线监测系统设计  66-72
    4.1.4 SVC实验研究  72-73
  4.2 D-STATCOM实验样机研制  73-86
    4.2.1 D-STATCOM实验装置系统构成  73-74
    4.2.2 D-STATCOM主电路参数设计  74-77
    4.2.3 D-STATCOM控制系统硬件设计  77-83
    4.2.4 D-STATCOM控制系统软件设计  83
    4.2.5 D-STATCOM实验研究  83-86
  4.3 本章小结  86-87
总结与展望  87-88
参考文献  88-92
致谢  92-93
附录A (攻读学位期间主要研究成果)  93

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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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