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电能质量综合补偿器补偿电压跌落和浪涌的新策略

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电能质量综合补偿器补偿电压跌落和浪涌的新策略

发布日期:2017-02-04 11:35 来源:http://www.lfyee.com 点击:


摘要:介绍了电能质量综合抵偿器(UPQC)的运行机理、检测方式、控制策略和既能抵偿电网畸变电压又能抑制负载畸变电流的功能优势,指出了UPQC在动态抵偿电压跌落和浪涌时的功能局限,经由过程对UPQC串联部门脉宽调制(PWM)技术的分析研究,提出了在电压跌落和浪涌时代凭据电压畸变量的变化幅度动态地调理三角载波幅值的PWM控制新策略。仿真成效讲明了分析的准确性与设计方案的有用性。

关头词:电能质量综合抵偿器;脉宽调制;动态调理?

1引言

?随着微电子、计较机等高新技术的深进成长,人们越来越熟悉到优质的电能供给对保障社会正常运行的重要意义[1]。我国已顺遂加进WTO,国外许多如芯片制造、细密加工等高新企业纷纷落户,这些企业的所在地如上海浦东开发区、苏州新加坡工业园等已对电能质量如电压中断、闪变和谐波含量等提出了严酷的要求。

用户电力技术(Custompower)为知足这些要求、周全解决电能质量问题提供了一条切实可行的新途径。该技术将电力电子技术、微处置器技术、控制技术等高新技术运用于中、低压配、用电系统,以减小谐波畸变,消除电压跌落、电压浪涌、电压的不服衡和供电的短时中断,从而提高供电靠得住性和电能质量的新型综合技术。今朝电力电子器件如GTO、IGBT和近几年刚泛起的IEGT、IGCT等的开关容量和频率已基本知足中、低压配、用电系统的要求,另外由于今朝对半导体材料SiC已取得了新的研究突破,以后的电力电子器件在开关容量和频率上将会有数目级的增加,而开关消耗则变为现有消耗的几十分之一[2]。与Custompower技术慎密相关的微处置器如美国TI公司、AD公司的新型数字旌旗灯号处置器也完全具有了对Custompower家族中各类装配进数据处置和实时控制的能力[3]。

在Custompower家族中,有一类可抑制电流、电压畸变量的装配——有源滤波器(Activepowerfilter,APF),凭据其结构和功能的分歧可分为并联型有源滤波器(shunt/parallelAPF)、串联型有源滤波器(seriesAPF)和串并联型有源滤波器(即电能质量综合抵偿器,Unifiedpowerqualitycompensator/conditioner,UPQC),依照今朝的工业运用实践,shuntAPF主要用于抑制非线性负载的电流谐波,使流向电网的电流为正弦波;seriesAPF主要用于电源电压畸变量的抵偿,使用户获得尺度的正弦波电压。然而shuntAPF或seriesAPF在系统中零丁工作时却浮现出一定的局限性[4]。电能质量综合抵偿器UPQC则集shuntAPF和seriesAPF的功能于一体,既能抑制电流畸变量,又能抵偿电压畸变量,是一种较为理想的抵偿装配。

2电能质量综合抵偿器UPQC

由图1可见,UPQC的主体主要包括一个串联变流器和一个并联变流器,两者经由过程直流电容耦合起来,组成“AC?DC?AC”的结构模式。串联变流器经由过程串联在电网中的变压器向系统注进一个抵偿电压来抵偿电源电压中的畸变量。而并联变流器则经由过程电感L2向交流系统注进一定的谐波份量,用于抑制非线性负载发生的谐波电流(固然同时也能够向电网注进电流无功份量,从而抵偿无功)。并联变流器的另外一个作用是向直流耦合电容提供有功电流,用于抵偿UPQC的有功消耗,从而维持电容上的电压恒定。由于两个变流器都是由PWM控制旌旗灯号进行控制,是以在变流器的输出端将发生一定的高次谐波,为此需要一定的无源滤波电路来滤除这些高次谐波,避免它们流进电网。图1中的L1、C和L2、C起到了上述的滤波作用。

2.1UPQC的检测方式

近年来,针对谐波检测人们已提出了许多检测方式,其中有一种能适用于非正弦、非对称电路的基于广义瞬时无功功率理论和dq0坐标系变换的检测法,简称dq0检测法,与其它方式相比该方式具有很好的实时性和准确性[4]。本文将把dq0变换(或dq0反变换)作为检测的焦点,划分辅以其它环节,组成UPQC并联和串联部门的检测方式。

图2所示为UPQC并联对畸变电流的检测示意图,在dq0变换中,输进的三相负载电流ial、ibl、icl经dq0变换,第n次正序份量将变为dq0坐标系下的第n-1次份量;第n次负序份量将变为dq0坐标系下的第n 1次份量;只有对称基波正序份量在dq0变换下,转换成d、q轴上的直流份量,零轴份量为零。这样如把ial、ibl、icl经dq0变换所获得的id、iq划分滤除其中的直流份量(即图2中的低通滤波LPF和减法环节所示),获得和,以后和零轴份量i0再经dq0反变换就能够获得a、b、c三相负载电流中待抵偿的畸变份量iac、ibc和icc。图中a相电源电压经低通滤波BPF输进锁相环PLL,给dq0变换模块和dq0反变换模块提供实时的同步旌旗灯号。?

UPQC串联部门主要功能就是要保证用户负荷获得尺度的正弦电压,即原电源电压中,不管是谐波份量、不合错误称份量,仍是高于或低于尺度电压的基波份量,都必需滤除。由此获得一个启发:在检测电压畸变份量时,可以用原电源电压减往一个负载需要的尺度电压,所得的差值就可作为电压待抵偿量。该检测方式的流程如图3所示。?

2.2UPQC的控制策略

UPQC并联部门既要抵偿负载电流的谐波份量又要抵偿UPQC的有功消耗从而维持直流电容上的电压恒定,是以并联部门的控制较为复杂。本文彩用抵偿有功消耗的PI控制策略。其原理如图4所示。?

图4中,将检测到的电容两侧电压现实值uc与给定电压值ucr相比力,两者之差经PI环节后获得调理旌旗灯号iq-dcv。由于UPQC的消耗是作为瞬时实功率份量来斟酌的,因而iq-dcv实质上是对主电路的消耗进行实时抵偿份量。当把iq-dcv叠加到图2中的q轴份量上时(由于瞬时有功电流经dq变换后落在q轴),再经过dq0反变换运算,则在图2获得的电流iac、ibc、icc中就会包括一定的基波有功电流而变为图4中的,从而使UPQC的直流电容侧与交流侧交换能量,让直流电容两侧电压uc连结为参考量ucr。最后UPQC并联侧电流待抵偿量与调制三角波进行比力获得PWM控制旌旗灯号往控制电力电子开关器件的通断。

从有关UPQC的文献[5]来看,今朝UPQC串联部门的控制较为简单,也较为传统,只要用检测出的电压待抵偿量即调制旌旗灯号与三角载波进行调制获得PWM控制旌旗灯号,然后由PWM控制旌旗灯号直接往控制电力电子开关器件的通断。


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