電網(wǎng)諧波抑制及無功補(bǔ)償綜合裝置的研究.pdf

1、諧波抑制和無功補(bǔ)償是涉及電力電子技術(shù)、電力系統(tǒng)、電氣自動化技術(shù)等領(lǐng)域的一個重要課題。電力電子技術(shù)的快速發(fā)展使得各種電力電子裝置在眾多領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛。一方面,三相四線制系統(tǒng)中負(fù)載的非線性、沖擊性和不平衡性,使得諧波和中線電流造成的危害日益嚴(yán)重；另一方面,很多電力電子裝置要消耗無功功率,會降低電網(wǎng)的功率因數(shù)從而帶來不利影響。因此諧波治理和無功補(bǔ)償已經(jīng)是一項迫切的任務(wù)。傳統(tǒng)采用無源電力濾波器來補(bǔ)償大功率工業(yè)負(fù)載產(chǎn)生的諧波電流和無功功率

2、,其補(bǔ)償效果依賴于系統(tǒng)的參數(shù),存在自身難以克服的缺點；而有源電力濾波器存在成本較高難以普及應(yīng)用的缺點?；旌想娏V波器作為上述矛盾的解決方案,取兩者之長,補(bǔ)兩者之短,具有良好的補(bǔ)償效果,并且其有源部分的容量很小,節(jié)約了資源和投資,具有廣闊的應(yīng)用前景。 本文研究的電網(wǎng)諧波抑制及無功補(bǔ)償綜合裝置,是一種能夠?qū)Ω咧C波含量和低功率因數(shù)的負(fù)載同時進(jìn)行動態(tài)地抑制諧波和補(bǔ)償無功的新型電力電子裝置。該裝置的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用四極型三相四線制有源電力濾波

3、器通過耦合變壓器與一個小電感并聯(lián),再與無源電力濾波器組串聯(lián)之后并入電網(wǎng)運行。論文首先對其工作原理進(jìn)行了分析,詳細(xì)討論了裝置工作在電流源方式下分別采用三種控制策略(閉環(huán)控制策略、開環(huán)控制策略和復(fù)合控制策略)時的穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償特性和抑制諧振的特性。由于開環(huán)控制方式補(bǔ)償效果較好,并且控制簡單,確定其為最終控制方案。另外,通過與單獨使用的APF在容量方面的比較,可知該裝置能夠大大降低有源部分的容量。其次,在對三相四線制系統(tǒng)中基于瞬時無功理論的p-q-

4、r法進(jìn)行分析研究的基礎(chǔ)上,提出了一種基于p-q-r法改進(jìn)的電流實時檢測算法,并對其進(jìn)行了詳細(xì)的理論推導(dǎo)和仿真分析。該方法由于添加了前置鎖相環(huán),避免了電壓諧波分量的后續(xù)運算,大大提高了諧波和無功電流檢測的準(zhǔn)確性和可靠性。然后,提出了基于滯環(huán)比較的SVPWM電流控制策略在該裝置中的應(yīng)用。在對其進(jìn)行仿真驗證的過程中,利用仿真軟件中的自定義模型功能并結(jié)合Fortran語言程序使得開關(guān)狀態(tài)選擇過程集成化和模型化,大大提高了仿真程序的可移植性和易操

5、作性。結(jié)果表明該控制方法能夠很好地解決三相四線制系統(tǒng)中的中線電流問題。另外,提出了通過三相四橋臂PWM整流電路對直流側(cè)電容充電的可行方案,使裝置在對直流側(cè)電容充電和直流電壓穩(wěn)定控制過程中,都不會對系統(tǒng)電流產(chǎn)生較大沖擊。最后,對綜合裝置的整體仿真模型進(jìn)行了參數(shù)毆計,并利用PSCAD/EMTDC軟件加以仿真。仿真結(jié)果證明了理論分析的正確性,裝置能夠?qū)Ω咧C波含量低功率因數(shù)的負(fù)載同時進(jìn)行諧波抑制和無功補(bǔ)償,具有良好的補(bǔ)償性能；并且由于其中有源部