配电网静止同步补偿器的研究

随着用户对电能质量要求的不断提高,配电网中的许多电能质量问题也日益突出。配电网中许多负荷功率因数低、波动大、变化快,传统的无功功率补偿装置很难起到理想的补偿效果。DSTATCOM可以实现感性、容性无功功率的双向、连续调节,其控制速度快,运行范围宽,而且在采取多重化、多电平或脉宽调制技术等措施后可显著减小补偿电流中的谐波含量。DSTATCOM具有如此优越的性能,代表了动态无功补偿装置的发展方向,成为无功补偿领域的研究热点。 为了准确反映DSTATCOM的损耗情况和非线性特性,本文在考虑串联损耗和并联损耗的基础上,分别建立了DSTATCOM在时域、dq0坐标系和复频域下的数学模型。分析了DSTATCOM的稳定性,求取了DSTATCOM在稳态下的电流、有功功率和无功功率与系统参数之间的关系。 DSTATCOM的并网启动是装置运行必须考虑的的问题。本文分别采用数学模型和物理模型对DSTATCOM的启动方式进行了仿真研究。通过分析对比了各种启动方式对装置造成的冲击,并在考虑经济性的基础上选择半自励启动为最佳启动方式。 控制策略是DSTATCOM取得理想补偿性能的关键。针对配电网负荷波动较大的特点,为了提高动态响应速度,本文在直接电流控制的基础上,提出了一种静止坐标系下DSTATCOM的无差拍控制方法。通过α-β变换,建立了DSTATCOM的无差拍控制模型,设计了控制系统。利用MATLAB仿真对DSTATCOM的补偿性能进行了验证。 在仿真验证的基础上,通过对DSTATCOM进行参数设计,本文研制了一台实验样机。以DSP为平台,实现数字化控制,简化硬件设计。最后,在样机上进行了补偿性能的实验。实验结果证实了本文提出的控制方法的正确性和有效性。