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三相不平衡系统变压器隔离型DSTATCOM的研究

作　者: 冯帆
导　师: 杨晓萍
学　校: 西安理工大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 配电网静止同步补偿器 瞬时对称分量法 变压器隔离型DSTATCOM 瞬时电流分相控制 载波移相SPWM调制
分类号: TM761.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 35次
引　用: 1次
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内容摘要


配电网静止同步补偿器(Distribution Static Synchronous Compensator, DSTATCOM)是灵活交流输电系统技术中的一个重要组成部分,因其能对系统无功功率进行双向动态补偿,抑制谐波、补偿负载不平衡等,成为现代静止无功补偿技术研究的热点。本文着重研究了三相三线制配电网负荷不平衡下DSTATCOM的控制策略和补偿性能。本文的主要工作如下：通过对几种DSTATCOM主电路工作原理的分析,将配电网负荷不平衡补偿作为主电路选择的依据,选择变压器隔离型逆变器作为DSTATCOM的主电路结构,建立了变压器隔离型DSTATCOM的数学模型；根据变压器隔离型DSTATCOM的特点,提出一种瞬时电流分相控制与载波移相SPWM调制技术相结合的控制策略。采用基于改进瞬时对称分量法的电流检测方法,实现对负荷电流正、负序的实时检测；并运用瞬时电流分相控制法对检测出的各相负荷电流进行实时控制,实现DSTATCOM的分相补偿能力,然后采用载波移相SPWM调制技术控制逆变器开关器件的导通与关断,从而在逆变器交流侧产生补偿不平衡负荷所需要的电压波形,最后使用PSCAD/EMTDC软件对三相三线制下配电网负荷不平衡系统进行了仿真研究。研究表明,基于改进瞬时对称分量法的补偿电流计算方法能快速计算各相补偿电流,采用瞬时电流分相控制与载波移相SPWM调制方式相结合的控制策略,能有效的减小系统的不对称度,提高系统的功率因数,优化负荷电流的谐波性能,且DSTATCOM具有较快的动态响应速度。通过仿真实验验证了所提出的控制策略的有效性及变压器隔离型DSTATCOM的良好补偿性能。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-16
  1.1 研究背景及意义  8-10
    1.1.1 无功功率和三相不平衡对配电网的影响  8-10
  1.2 电力系统无功补偿技术的发展  10-11
    1.2.1 传统型无功补偿装置  10
    1.2.2 静止无功补偿装置  10-11
  1.3 用于不平衡补偿的DSTATCOM的研究现状与发展趋势  11-15
    1.3.1 几种常见的DSTATCOM主电路  11-12
    1.3.2 配电网不平衡补偿的特点与要求  12-13
    1.3.3 几种逆变器主电路比较  13-15
  1.4 本论文的研究目的与内容  15-16
2 三相不平衡负荷的补偿原理  16-28
  2.1 不对称负荷补偿原理  16-21
    2.1.1 理想补偿网络  16-17
    2.1.2 基于对称分量法的不对称补偿原理  17-20
    2.1.3 功率平衡法求补偿电纳  20-21
  2.2 基于广义瞬时无功功率理论的补偿电纳算法  21-26
    2.2.1 三相瞬时无功功率理论  21-23
    2.2.2 基于dq变换的广义瞬时无功功率理论  23-26
      a.abc坐标系与dq坐标系之间的变换关系  23-24
      b.瞬时有功电流与广义瞬时无功电流  24-25
      c.瞬时有功功率与广义瞬时无功功率  25-26
  2.3 本章小结  26-28
3 DSTATCOM数学模型与谐波、无功电流检测方法的研究  28-48
  3.1 DSTATCOM的工作原理  28-32
  3.2 基于变压器隔离型逆变器的DSTATCOM数学模型  32-35
  3.3 谐波、无功电流的检测方法  35-39
    3.3.1 模拟滤波器法  35
    3.3.2 基于FRYZE传统功率理论的电流检测法  35
    3.3.3 基于快速傅立叶变换(FFT)的电流检测法  35-36
    3.3.4 自适应检测法  36
    3.3.5 基于人工神经网络的自适应电流检测方法  36-37
    3.3.6 基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测法  37-39
  3.4 基于对称分量法的补偿电流计算  39-46
    3.4.1 传统对称分量法  40-41
    3.4.2 改进瞬时对称分量法  41-43
    3.4.3 基于改进瞬时对称分量法的电流检测  43-45
    3.4.4 电流检测原理图  45
    3.4.5 仿真分析  45-46
  3.5 本章小结  46-48
4 DSTATCOM控制策略的研究  48-60
  4.1 无功电流控制  48-51
    4.1.1 电流间接控制  48-50
      a.单δ控制  49-50
      b.δ与θ共同控制  50
    4.1.2 电流直接控制  50-51
  4.2 瞬时电流分相控制  51-52
  4.3 载波移相SPWM调制技术  52-53
    4.3.1 多电平多层叠加技术  52
    4.3.2 多电平逆变器的PWM调制技术  52-53
  4.4 载波移相SPWM(CPS-SPWM)调制技术  53-58
    4.4.1 CPS-SPWM的概念  53
    4.4.2 双极性CPS-SPWM调制  53-58
  4.5 本章小结  58-60
5 变压器隔离型DSTATCOM对负荷不平衡补偿的仿真研究  60-66
  5.1 仿真分析  60-65
    5.1.1 不对称阻性负载  61-62
    5.1.2 不对称感性负载  62-63
    5.1.3 非线性负载  63-64
    5.1.4 负荷突变  64-65
  5.2 本章小结  65-66
6 总结与展望  66-68
  6.1 本论文的主要成果  66
  6.2 进一步工作设想  66-68
致谢  68-70
参考文献  70-73
附录  73-74
  1. 论文发表情况  73-74
  2. 附图  74

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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 > 电压与无功功率的自动调整 > 电压及无功功率自动调整的试验及模拟
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