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新型静止无功发生器控制研究

2017/6/16 17:18:04     供稿:佟勇    
本文论述了三相新型静止无功发生器ASVG及其进展,分析了ASVG的工作原理,通过数学推导得出了以配电系统无功功率补偿为主要目标的ASVG的数学模型,并提出了相应的控制策略。在理论分析的基础上,通过仿真讨论了ASVG的工作过程。

1、引言

随着整个社会经济的发展,对电能质量的要求也越来越高。而系统中无功负荷,特别是冲击性无功负荷和大量电力电子装置的应用,不仅增加了各种损耗,而且严重影响了电能质量。因此,实时快速的无功功率补偿对优化电网潮流分布和提高电能质量具有十分重要的意义。新型静止无功发生器(ASVG)是柔性交流输电系统(FACTS)的重要组成部分。对电力系统的网络参数和网络结构实施灵活、快速的控制,从感性到容性的整个范围进行连续的无功调节,达到快速补偿系统对无功功率的需求,从而抑制电压波动并增强系统稳定性。

2、FACTS及各种FACTS装置

多年来电力工作者已达成共识:提高电网的安全运行水平和电能质量,除电网结构本身要和例外,还必须要有先进的调节控制手段。电网的安全、经济运行在很大程度上取决于其“可控度”。自从美国学者L.Gyugyi在1976年提出利用半导体变流器进行无功补偿的理论以来,世界各国的专家对大功率新型静止同步补偿器的理论研究于工程应用方兴未艾。

现在ASVG在工程应用方面已有了突飞猛进的发展和进步。在理论研究上,对ASVG的研究成果主要集中在主电路接线方式及拓扑结构选择、系统模型的建立、控制器设计以及装置在电力系统中作用等方面,目前投入运行的ASVG的主电路多采用多重化结构,即使用多个逆变器并通过变压器次级的适当连接,可将多个逆变器输出的波形移相叠加,得到近似于正弦波形的三相对称输出电压。

在研究ASVG的非线性动态建模的同时,ASVG的控制策略和控制器的设计也是研究的一个焦点。ASVG的控制器通常由内环控制器和外环控制器两部分组成。内环控制器的基本任务是产生一个同步的驱动信号,从而在变流器的输出电流和无功指令之间建立一种线性的关系。

3、ASVG装置的基本原理

3.1ASVG的工作原理

如图1所示为ASVG的工作原理示意图,其中直流侧为储能电容,为ASVG提供直流电压支撑,逆变器通常由多个逆变桥串联或并联而成,其主要功能是将直流电压变换为交流电压,而交流电压的大小、频率和相位可以通过控制逆变器中可关断器件的驱动脉冲进行控制。

图1 ASVG装置调节无功的原理示意图

图2 单相桥电路

由于单相桥电路是构成ASVG装置的基础,而且三相桥工作原理也与它类似,本节将从单相桥电路的工作原理着手,对ASVG装置进行分析。

图3单相桥电路个可关断器件的触发脉冲及输出电压

图4单相桥电路

(1)图4所示单相桥电路接入系统的等效电路图。图3给出了单相桥电路各个可关断器件的触发脉冲及时序关系。由图4可以分析一周期内各关断器件导通的情况及单相桥电路的工作状态。

本文链接:http://www.chuandong.com/tech/detail.aspx?id=29561
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