配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器（D-STATCOM）的理論與技術(shù)研究.pdf

1、配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器(D-STATCOM)是一種重要的“用戶電力(CustomPower)”裝置，在配電網(wǎng)中能有效的解決電壓波動(dòng)與閃變、三相電壓不平衡、電網(wǎng)諧波污染等電能質(zhì)量問(wèn)題。論文對(duì)D-STATCOM用來(lái)改善配電網(wǎng)電能質(zhì)量時(shí)的電壓控制策略、電網(wǎng)電壓不平衡條件下D-STATCOM的運(yùn)行性能及不平衡控制策略、補(bǔ)償電流檢測(cè)與控制技術(shù)、功率開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)和緩沖電路參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)等理論和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究，主要包括以下幾方面的內(nèi)容。

2、 補(bǔ)償無(wú)功和電壓是D-STATCOM裝置的基本功能。D-STATCOM通過(guò)與公共連接點(diǎn)(PCC)進(jìn)行無(wú)功功率交換，可以使公共連接點(diǎn)電壓維持在參考電壓值。為了使D-STATCOM裝置具有良好的電壓補(bǔ)償性能，電壓控制器的性能顯得至關(guān)重要。論文的第2章針對(duì)傳統(tǒng)的D-STATCOM電壓控制策略存在的不足，以瞬時(shí)無(wú)功功率理論為基礎(chǔ)，從功率交換的角度詳細(xì)地分析了D-STATCOM系統(tǒng)中的功率交換關(guān)系，推導(dǎo)出了D-STATCOM逆變器的輸出電壓

3、與指令電流之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，進(jìn)而提出了基于瞬時(shí)功率平衡的直接電壓控制策略。由于該控制策略在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中要利用到D-STATCOM系統(tǒng)中連接電抗器的等效電氣參數(shù)，所以控制器的控制性能會(huì)受到等效電氣參數(shù)的影響。同時(shí)考慮到D-STATCOM數(shù)學(xué)模型的不精確性，論文將模糊自適應(yīng)PI控制引入到D-STATCOM控制系統(tǒng)中，使得控制器不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)，而且還具有魯棒自適應(yīng)性能。對(duì)控制策略進(jìn)行了數(shù)字仿真研究，仿真結(jié)果證明了控制策略的正確性和有效性。

4、 不平衡控制是D-STATCOM實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用時(shí)所面臨的技術(shù)難題之一。電網(wǎng)電壓不平衡現(xiàn)象在配電網(wǎng)中普遍存在，電網(wǎng)電壓的不平衡會(huì)給D-STATCOM裝置造成不利影響。論文的第3章首先應(yīng)用開(kāi)關(guān)函數(shù)法和序網(wǎng)絡(luò)分析法從D-STATCOM逆變器的輸出性能和裝置的過(guò)流兩方面詳細(xì)地分析了電網(wǎng)電壓不平衡對(duì)D-STATCDOM裝置的影響。然后提出了綜合利用改進(jìn)的開(kāi)關(guān)函數(shù)調(diào)制法和負(fù)序電壓前饋控制的不平衡控制策略，克服了單獨(dú)使用改進(jìn)的開(kāi)關(guān)函數(shù)調(diào)制法和負(fù)

5、序電壓前饋控制策略存在的缺陷，解決了D-STATCOM輸出電流中的諧波問(wèn)題和裝置的過(guò)流問(wèn)題。為了利用D-STATCOM改善供電電壓的不平衡度，論文的第3章提出了正、負(fù)序雙控制環(huán)相疊加的不平衡控制策略，正、負(fù)序控制環(huán)均實(shí)現(xiàn)了無(wú)電流傳感器控制，使D-STATCOM既能很好的補(bǔ)償電壓又能改善不平衡度。 D-STATCOM裝置除了補(bǔ)償無(wú)功功率和電壓外，也可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷的綜合補(bǔ)償。拓寬D-STATCOM的應(yīng)用范圍，提高D-STATCO

6、M裝置的性價(jià)比也是D-STATCOM未來(lái)發(fā)展的一個(gè)方向。利用D-STATCOM來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷的綜合補(bǔ)償時(shí)，補(bǔ)償電流的檢測(cè)和控制技術(shù)是其中的兩大關(guān)鍵技術(shù)。論文的第4章提出了一種改進(jìn)的基于電源電壓矢量的同步參考坐標(biāo)變換檢測(cè)法，該方法無(wú)需鎖相環(huán)電路，且在電網(wǎng)電壓不平衡條件下仍能準(zhǔn)確的檢測(cè)出負(fù)載電流中的無(wú)功、諧波和負(fù)序分量，滿足D-STATCOM負(fù)荷綜合補(bǔ)償?shù)囊?。D-STATCOM用于負(fù)荷綜合補(bǔ)償時(shí)其補(bǔ)償指令電流為不規(guī)則的非正弦信號(hào)，常規(guī)的電流

7、跟蹤控制技術(shù)很難使D-STATCOM的輸出電流能很好的跟蹤補(bǔ)償指令電流的變化。針對(duì)補(bǔ)償指令電流信號(hào)的特點(diǎn)，論文的第4章將基于空間矢量的滯環(huán)電流控制技術(shù)引入到D-STATCOM用于負(fù)荷綜合補(bǔ)償時(shí)的電流跟蹤控制之中，取得了不錯(cuò)的控制效果。 D-STATCOM裝置要實(shí)現(xiàn)安全、穩(wěn)定運(yùn)行，在很大程度上取決于主電路功率開(kāi)關(guān)器件的運(yùn)行情況。為了使功率開(kāi)關(guān)器件穩(wěn)定、可靠的工作，必須為其設(shè)計(jì)性能優(yōu)良的驅(qū)動(dòng)電路和緩沖電路。論文的第5章從工程開(kāi)發(fā)周期和驅(qū)動(dòng)電

8、路的性能出發(fā)，提出了一種基于SCALE器件的IGBT智能集成驅(qū)動(dòng)保護(hù)方案。該方案采用了智能集成驅(qū)動(dòng)器2SD315A作為D-STATCOM功率開(kāi)關(guān)器件IGBT的驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路集驅(qū)動(dòng)、隔離和保護(hù)為一體，且開(kāi)發(fā)周期短，適合于D-STATCOM實(shí)際裝置的開(kāi)發(fā)。論文給出了該方案實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的一些技術(shù)細(xì)節(jié)，可以為同類型的電力電子設(shè)備的開(kāi)發(fā)提供參考。論文的第5章還設(shè)計(jì)了一種D-STATCOM主回路新型結(jié)構(gòu)，使得主回路電感更小，從而更好的抑制瞬態(tài)電