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文檔簡介
1、隨著傳統(tǒng)工業(yè)的復(fù)興、信息科技的發(fā)展和電力電子技術(shù)的進步,一方面,電網(wǎng)特別是配電網(wǎng)中,大量無功、諧波和不平衡負(fù)載帶來的電能質(zhì)量問題日益嚴(yán)重,而另一方面,電力用戶對配電網(wǎng)電能質(zhì)量提出了更高要求。配電網(wǎng)靜止同步補償器(DSTATCOM)可以有效解決上述電能質(zhì)量問題,并且具有調(diào)節(jié)速度快、運行范圍寬、輸出諧波小等優(yōu)點。鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)DSTATCOM具有模塊化、效率高、可冗余運行、節(jié)省空間等特點,通過鏈節(jié)級聯(lián)提高耐壓,適合配電網(wǎng)電壓等級和應(yīng)用要求,是配電
2、網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理的核心設(shè)備,具有極高的研究價值。本文針對三相星型鏈?zhǔn)紻STATCOM的若干關(guān)鍵技術(shù)進行了深入研究。
本文首先闡述了三相星型鏈?zhǔn)紻STATCOM的基本工作原理,介紹了主電路拓?fù)?、調(diào)制方法、工作原理和定點變頻鎖相方法。使用開關(guān)周期平均的方法建立了單個鏈節(jié)、單相換流鏈及三相換流閥的線性化開關(guān)周期平均模型,為方便控制系統(tǒng)設(shè)計,對開關(guān)周期平均模型進行簡化,得到了裝置在三相abc靜止坐標(biāo)系和dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的輸入輸出
3、特性模型,三相不平衡時采用對稱分量法得到了各序等效模型。以基于瞬時無功功率理論的dq變換檢測方法為基礎(chǔ),闡述了裝置在功率因數(shù)補償模式下的完全補償和選擇補償指令電流檢測,以及不平衡補償模式下的指令電流檢測方法。
然后,闡述了鏈?zhǔn)紻STATCOM基于dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下數(shù)學(xué)模型的狀態(tài)解耦及電壓前饋控制策略,在控制策略基礎(chǔ)上,研究了不同補償模式的電流控制技術(shù)。功率因數(shù)補償模式下,分析了傳統(tǒng)數(shù)字PI控制器設(shè)計方法,為提高裝置諧波補償和
4、抑制能力,引入PI加重復(fù)控制復(fù)合控制方法,針對復(fù)合控制器動態(tài)性能不佳問題,提出一種基于誤差調(diào)節(jié)和改進內(nèi)模的優(yōu)化重復(fù)控制器,解決了復(fù)合控制器穩(wěn)態(tài)跟蹤精度和動態(tài)響應(yīng)速度的矛盾,并提高了參數(shù)魯棒性。PCC點電壓控制模式下,通過分析裝置吸收無功電流和PCC點電壓調(diào)節(jié)量的數(shù)學(xué)關(guān)系,在q軸電流環(huán)引入電壓控制外環(huán),實現(xiàn)PCC點電壓穩(wěn)定。不平衡補償模式下,提出一種三相四線裝置分序控制策略,實現(xiàn)了負(fù)載和PCC點電壓不平衡工況下,電網(wǎng)電流的平衡化補償。
5、r> 其次,闡述了鏈?zhǔn)紻STATCOM直流側(cè)電壓自平衡分層控制策略,將直流側(cè)電壓控制分解為總體穩(wěn)壓控制、電壓相間平衡控制和相內(nèi)平衡控制三層,控制思路清晰。針對總體穩(wěn)壓和啟動問題,采用預(yù)充電電路限流、預(yù)制調(diào)制信號、指令漸變升壓的方式實現(xiàn)裝置的軟啟動和總體電壓控制。針對相間和相內(nèi)電壓平衡控制,闡述了基于電壓矢量疊加、適用于單極倍頻CPS-PWM調(diào)制的平衡控制方法。針對分層控制器設(shè)計復(fù)雜、消耗資源多、不易在線故障冗余的問題,提出一種基于NL
6、M調(diào)制的相內(nèi)電壓平衡及在線冗余方法,在簡化控制器設(shè)計、節(jié)省存儲資源的同時,當(dāng)單個鏈節(jié)發(fā)生故障的情況下,容易實現(xiàn)在線冗余。
最后,基于PEBB概念,以高壓大容量化,模塊化,高可靠性、可控性和可測量性為目標(biāo),從主電路設(shè)計和控制電路設(shè)計分別闡述,研制了應(yīng)用于±10Mvar/10kV鏈?zhǔn)紻STATCOM的高可靠性HPEBB模塊。主電路設(shè)計部分,結(jié)合模塊性能指標(biāo),完成了模塊主電路電氣原理設(shè)計,結(jié)構(gòu)及熱設(shè)計。控制電路設(shè)計部分,基于CPLD
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