高壓配網(wǎng)直掛式電能質(zhì)量混合補(bǔ)償技術(shù)及應(yīng)用研究.pdf

1、非線性負(fù)荷的快速增長(zhǎng)造成配網(wǎng)功率因數(shù)低、諧波含量高、負(fù)序電流大等電能質(zhì)量問題，導(dǎo)致?lián)p耗大、設(shè)備故障頻繁出現(xiàn)。由于高壓配網(wǎng)(6/10/35kV)電壓等級(jí)高，而電力電子器件的耐壓水平較低，為實(shí)現(xiàn)高壓直接補(bǔ)償需通過不同形式的器件串聯(lián)，這是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。目前對(duì)高壓配網(wǎng)的電能質(zhì)量直接治理主要停留在無功補(bǔ)償上;而對(duì)高壓諧波主要采用LC或降壓APF，缺乏有源高壓直接補(bǔ)償裝置。為此對(duì)一種新型高壓直掛式混合補(bǔ)償器(HVSHC)及相關(guān)控制技術(shù)與應(yīng)用展開研

2、究。在分析已有治理技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)無功和諧波的快速檢測(cè)方法進(jìn)行了改進(jìn)。結(jié)合HVSHC裝置對(duì)其運(yùn)行原理、等效模型、控制策略及優(yōu)化技術(shù)展開了研究，并開發(fā)了HVSHC裝置應(yīng)用于電弧爐所在配網(wǎng)電能質(zhì)量治理，取得了明顯的成效。其主要研究工作及創(chuàng)新性成果如下:
　　 (1)提出了一種由H橋級(jí)聯(lián)型SVG與TCR型SVC組成的新型拓?fù)銱VSHC。該種方式結(jié)合SVG的快速可控性和SVC大容量的優(yōu)勢(shì)直接對(duì)高壓配網(wǎng)的大容量無功、諧波和負(fù)序進(jìn)行同時(shí)治理

3、，其中SVC對(duì)負(fù)序電流和波動(dòng)較慢的大容量無功功率的進(jìn)行補(bǔ)償，而SVG對(duì)高壓諧波和快速波動(dòng)的無功功率跟蹤補(bǔ)償。通過協(xié)同控制可等效于一臺(tái)同容量的純SVG的補(bǔ)償效果，且避免了大容量有源補(bǔ)償研制問題，并降低了成本。
　　 (2)提出了一種基于數(shù)字帶通和多旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變化的無功、諧波快速檢測(cè)方法。采用數(shù)字帶通對(duì)特定次諧波電流進(jìn)行分次提取后，采用多旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的dq變換將其變成便于PI調(diào)節(jié)的直流量。該方式與普通旋轉(zhuǎn)變換相比，用一個(gè)帶通濾波器代替兩

4、個(gè)低通濾波器，減少了延時(shí)和計(jì)算量。
　　 (3)建立了HVSHC的綜合模型，并在此基礎(chǔ)上提出了基于H橋級(jí)聯(lián)多電平SVG在不同旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的有功和無功解耦控制策略，并實(shí)現(xiàn)了無功和諧波的同時(shí)補(bǔ)償控制;提出了基于相角相加的直流電壓均衡控制，解決了直流電壓之間的均衡問題;面向快速負(fù)荷提出了新型TCR控制觸發(fā)策略，改進(jìn)了無功計(jì)算、觸發(fā)時(shí)刻選取，將SVC的響應(yīng)時(shí)間從40～60ms提高到20～30ms。這些方法都通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　

5、 (4)提出了一種基于規(guī)則和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)的SVG和SVC協(xié)同控制方法解決了因兩者的響應(yīng)時(shí)間不一致而導(dǎo)致SVG先于SVC響應(yīng)而進(jìn)入極限輸出，從而使得SVG失去無功儲(chǔ)備和諧波抑制功能的問題。以負(fù)載無功變化率為準(zhǔn)則，將SVG的輸出容量分類限制，并根據(jù)Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)電壓波動(dòng)的預(yù)測(cè)來實(shí)現(xiàn)柔性跟蹤。
　　 (5)提出了一種調(diào)制波幅值可調(diào)和載波變頻的優(yōu)化控制方法。通過調(diào)制波幅值可調(diào)可抑制由于直流側(cè)電壓波動(dòng)導(dǎo)致的逆變器輸出電壓的畸變;通