PDF《三相电压不平衡下级联 STATCOM 的控制方法》

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1 三相电压不平衡下级联S T A T C OM 的控制方法 李圣清1 ,徐文祥1,

2 ,栗伟周1 ,曾欢悦1 ( 1. 湖南工业大学电气与信息工程学院,湖南省株洲市

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0 7;

2. 合肥华威自动化有限公司,安徽省合肥市

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0 0 ) 摘要:针对 三相电压不平衡下级联静止同步补偿器(STAT C OM) 的控制问题, 分析了级联STAT C OM 在三相电压不平衡时的工作特性, 指出可以通过让级联 S T AT C OM 输出负序电压的 办法来保证接入点的电压平衡.详细推导了系统在正序和负序环境下的解耦控制方程, 提出一种 新的正序―负序解耦脉宽调制的控制方法, 分析了其两种工作模式: 无功功率补偿模式和电压控制 模式.级联S T AT C OM 上层采用正序―负序解耦控制;

下层采用能量平衡的控制策略保证各模块 直流侧电容电压平衡.仿真和实验表明, 该方法可以有效地解决级联 S T AT C OM 在三相电压不 平衡下的安全运行问题, 使得其在抵御一定的不平衡电压的同时具有较快的无功功率补偿特性, 实 现其最大化利用. 关键词:三相电压不平衡;

静止同步补偿器( S T AT C OM) ;

正序―负序解耦;

分层协调控制 收稿日期:

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修回日期:

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3 0. 湖南省重点建设学科项目(

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7 6 ) ;

湖南省高校重点实验室 项目(

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9 ) ;

湖南省高校科技创新团队项目(

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7 ) .

0 引言 三相电压不平衡时电能质量调节装置的运行分 析一直是近年来研究的热点, 传统的解决方案是采 用封锁脉冲让其退出运行, 等到电压平衡以后再投 入装置, 这样频繁的投切无疑减少了装置的使用寿 命.对于正常性故障或者三相不平衡度较小时, 仍 然希望装置可以继续运行.级联静止同 步补偿器 ( S T AT C OM) [

1 ] 由于可模块化、 无需接入变压器等 诸多优点被广泛关注.同时它具有分相调节能力和 可变的调制比, 使得其在无功功率补偿的同时兼具 调节电压不平衡的潜力[

2 G 3] . 目前, 级联 S T AT C OM 大多数控 制策略都是基于三相电压平衡状态下的, 还鲜有文献针对其在 三相电压不平衡下的控制作相关研究.文献[ 4] 提 出通过 S T AT C OM 来补偿三相电 压不平衡, 表明利用 S T AT C OM 来维持接入点电压平衡是可行的.文献[5] 提出反故障的变压器隔离型链式STAT C OM 的控制方法, 但不适用于无变压器的级 联S T AT C OM 系统, 应用范围较窄.文献[ 6] 针对 星形连接的级联 S T AT C OM, 提出输出正序、 负序 和零序电压来维持稳定状态, 该方法不适合三角形 连接的级联S T AT C OM.文献[

7 ] 提出了基于电网 电压不 平衡程度的VSC参数设计方法, 为级联STAT C OM 的参数选择提供了工程实用算法.文献[

8 ] 提出不对称矢量控制也能很好地维持电压的 平衡, 但同样牺牲了装置的无功响应速度.文献[

9 ] 提出基于逆系统方法的有功功率―无功功率解耦脉 宽调制( PWM) 控制, 使级联 S T AT C OM 在三相电 压平衡状态下具有快速的无功响应速度, 但是没有 解决其在三相电压不平衡下的运行问题.文献[

1 0 ] 提出不对称矢量控制、 分相控制与有功功率―无功 功率解耦控制相结合的控制方法, 提高了装置的无 功功率响应速度, 但需要对电压、 电流进行傅里叶变 换, 计算较为复杂. 本文就三相电压不平衡下的级联 S T AT C OM 的控制问题, 通过分析其在三相电压不平衡下的工 作特性, 提出新的正序―负序解耦控制方法, 使得级 联S T AT C OM 在三相电压不平衡下, 能快速、 有效、 安全地发挥最大作用, 最后通过仿真和实验, 证 明了所提控制方法是可行的、 有效的.