電能質(zhì)量綜合補償器補償電壓暫降和浪涌的新策

電能質(zhì)量補償器補償電壓降和浪涌的新策略(1)作者：匿名2008年1月23日19336038:10

通道：關(guān)鍵詞：摘要：介紹了UPQC的運行機制、檢測方法、控制策略和功能優(yōu)勢，可補償電網(wǎng)畸變電壓，抑制負荷畸變電流，并指出UPQC在動(dòng)態(tài)補償電壓凹陷和浪涌方面的功能局限性。通過(guò)對UPQC系列部分脈寬調制(PWM)技術(shù)的分析和研究，提出了根據電壓暫降和浪涌時(shí)電壓畸變的變化幅度動(dòng)態(tài)調整三角載波幅度的方法。仿真結果表明，分析正確，設計方案有效。電能質(zhì)量綜合補償器；脈寬調制；動(dòng)態(tài)調整引論1 隨著(zhù)微電子、計算機等高科技技術(shù)的深入發(fā)展，人們越來(lái)越意識到優(yōu)質(zhì)電源對保證社會(huì )正常運轉的重要性。中成功加入WTO，芯片制造、精密加工等外高科技企業(yè)紛紛落戶(hù)。這些企業(yè)所在的地方，如上海浦東開(kāi)發(fā)區、蘇新工業(yè)園區，對電壓中斷、閃變、諧波含量等電能質(zhì)量提出了嚴格的要求。Custompower技術(shù)為滿(mǎn)足這些要求，全面解決電能質(zhì)量問(wèn)題提供了一種可行的新途徑。該技術(shù)將電力電子技術(shù)、微處理器技術(shù)、控制技術(shù)等高新技術(shù)應用于中低壓配電和用電系統，降低諧波失真，消除電壓跌落、電壓浪涌、電壓不平衡和供電短期中斷，從而提高供電可靠性和電能質(zhì)量。目前，近幾年剛出現的GTO、IGBT、IEGT、IGCT等電力電子器件的開(kāi)關(guān)容量和開(kāi)關(guān)頻率基本滿(mǎn)足了中低壓配電和用電系統的要求。此外，由于半導體材料SiC的新研究突破，未來(lái)電力電子器件的開(kāi)關(guān)容量和開(kāi)關(guān)頻率將增加幾個(gè)數量級，開(kāi)關(guān)損耗將成為現有損耗的十分之一[2]。與Custompower技術(shù)密切相關(guān)的微處理器，如美TI公司和AD公司的新型數字信號處理器，也具有對Custompower家族各種器件進(jìn)行數據處理和實(shí)時(shí)控制的能力[3]。在定制電源系列中，有一種——有源電力濾波器(APF)可以抑制電流和電壓的失真。根據結構和功能的不同，可分為并聯(lián)/并聯(lián)型、串聯(lián)型和串并聯(lián)型。根據目前在工業(yè)，的應用實(shí)踐，并聯(lián)有源電力濾波器主要用于抑制非線(xiàn)性負載的電流諧波，使流入電網(wǎng)的電流呈正弦曲線(xiàn)。SeriesAPF主要用于補償電源電壓失真，讓用戶(hù)得到標準正弦波電壓。然而，當在系統中單先工作時(shí)，分流濾波器或串聯(lián)濾波器有一些限制[4]。UPQC是一種電能質(zhì)量綜合補償器，集并聯(lián)型和串聯(lián)型于一體，既能抑制電流畸變，又能補償電壓畸變，是一種理想的補償裝置。2電能質(zhì)量綜合補償器(UPQC)從圖1可以看出，UPQC的主體主要包括一個(gè)串聯(lián)變換器和一個(gè)并聯(lián)變換器，由DC電容耦合形成“交流-DC-交流”的結構模式。串聯(lián)轉換器通過(guò)串聯(lián)在電網(wǎng)中的干式變壓器向系統注入補償電壓，以補償電源電壓中的失真。并聯(lián)變換器通過(guò)電感L2向交流系統注入一定的諧波成分，用于抑制非線(xiàn)性負載產(chǎn)生的諧波電流(當然也可以向電網(wǎng)注入電流無(wú)功成分來(lái)補償無(wú)功)。并聯(lián)變換器的另一個(gè)功能是向DC耦合電容提供有功電流，以補償UPQC的有功損耗，從而保持電容上的電壓恒定。因為兩個(gè)變換器由PWM控制信號控制，所以在變換器的輸出端會(huì )產(chǎn)生一定的高次諧波。因此，需要某些無(wú)源濾波電路來(lái)濾除這些高次諧波，并防止它們流入電網(wǎng)。圖1中的L1、c和L2、c起到上述過(guò)濾作用。 #p#分頁(yè)標題#e#

2.1 UPQC的檢測方法近年來(lái)，針對諧波檢測提出了很多檢測方法，其中一種是基于廣義瞬時(shí)無(wú)功功率理論和dq0坐標系變換，可以應用于非正弦和不對稱(chēng)電路，簡(jiǎn)稱(chēng)dq0檢測方法。與其他方法相比，該方法具有良好的實(shí)時(shí)性和準確性[4]。本文將以dq0變換(或dq0逆變換)為檢測核心，補充其他環(huán)節，形成UPQC并串聯(lián)部分的檢測方法。圖2是畸變電流的UPQC并行檢測示意圖。在dq0變換中，輸入的三相負載電流ial、ibl、icl被dq0變換，第n個(gè)正序分量將成為dq0坐標系中的第(n-1)個(gè)分量；第n個(gè)負序分量將成為dq0坐標系中的第n個(gè)分量。只有對稱(chēng)基波的正序分量在dq0變換下轉化為D軸和Q軸上的DC分量，零軸分量為零。這樣，如果分別濾除通過(guò)ial、ibl和icl的dq0變換獲得的id和iq(即，如圖2中的LPF和減法所示)，則獲得總和，然后通過(guò)具有零軸分量i0的dq0逆變換，可以獲得要在a、b和c三相負載電流中補償的失真分量iac、ibc和icc。在圖中，A相電源電壓通過(guò)低通濾波器BPF輸入鎖相環(huán)鎖相環(huán)，鎖相環(huán)向dq0變換模塊和dq0逆變換模塊提供實(shí)時(shí)同步信號。

UPQC系列部分的主要作用是保證用戶(hù)負載得到標準正弦電壓，即無(wú)論是原電源電壓中高于或低于標準電壓的諧波分量、不對稱(chēng)分量還是基波分量，都必須濾除。由此，我們得到一個(gè)啟示：在檢測電壓失真分量時(shí)，我們可以從原始電源電壓中減去一個(gè)

2.2UPQC的控制策略UPQC并聯(lián)部分既要補償負載電流的諧波分量又要補償UPQC的有功損耗從而維持直流電容上的電壓恒定，因此并聯(lián)部分的控制較為復雜。本文采用補償有功損耗的PI控制策略。其原理如圖4所示。

圖4中，將檢測到的電容兩側電壓實(shí)際值uc與給定電壓值ucr相比較，兩者之差經(jīng)PI環(huán)節后得到調節信號iq-dcv。由于UPQC的損耗是作為瞬時(shí)實(shí)功率分量來(lái)考慮的，因而iq-dcv實(shí)質(zhì)上是對主電路的損耗進(jìn)行實(shí)時(shí)補償分量。當把iq-dcv疊加到圖2中的q軸分量上時(shí)（因為瞬時(shí)有功電流經(jīng)dq變換后落在q軸），再經(jīng)過(guò)dq0反變換運算，則在圖2得到的電流iac、ibc、icc中就會(huì )包含一定的基波有功電流而變?yōu)閳D4中的，從而使UPQC的直流電容側與交流側交換能量，讓直流電容兩側電壓uc保持為參考量ucr。較后UPQC并聯(lián)側電流待補償量與調制三角波進(jìn)行比較得到PWM控制信號去控制電力電子開(kāi)關(guān)器件的通斷。從有關(guān)UPQC的文獻［5］來(lái)看，目前UPQC串聯(lián)部分的控制較為簡(jiǎn)單，也較為傳統，只要用檢測出的電壓待補償量即調制信號與三角載波進(jìn)行調制得到PWM控制信號，然后由PWM控制信號直接去控制電力電子開(kāi)關(guān)器件的通斷。前面之所以稱(chēng)該方法較為傳統，是因為在串聯(lián)部分進(jìn)行電壓畸變量補償時(shí)，采用的共2頁(yè):1[2]下一頁(yè) 來(lái)源：中電站集控運行技術(shù)網(wǎng)#p#分頁(yè)標題#e#