新型动态无功补偿及谐波治理装置的运用探讨

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1、新型动态无功补偿及谐波治理装置的运用探讨欧阳乾赞广东光达电气有限公司广东顺德528329摘要：在工程中合理采用SVG等设备改善电能质量对保证电网和电气设备的安全经济运行、保障正常生产和产品质量其有重要意义。特别是对用电负荷具有阶梯型特点和长距离电缆传输的企业可有效解决过补偿问题，能够产生较大的经济效益。木文结合现有的各种控制及检测方法，对这3部分进行了较为全面的研究，并在此基础上对其发展趋势进行了探讨。关键词：控制检测驱动谐波抑制无功补偿1稳定控制器的发展及趋势在整个控制系统中，稳定控制器起着最为重要的角色，它直接影响着整个系统的动静态特性。传统的

2、动态抑制补偿装置，采取的是线性控制器。即将触发和动态补偿主回路视为惯性环节，进而得到整个系统的线性化模型，而后根据控制性能的要求，选用单电压闭环PID调节器、电压外环加电流内环的双闭环PID调节器等线性补偿技术。事实上，基于电力电子元件的动态抑制补偿装置都是非线性装置，而且其作用对象（电网）也具有强非线性。对其进行线性化，采用线性最优控制，只能对某一问题在某一工作状态处实现较好的控制。一旦电网结构发生变化，工作状态发生改变，其控制效果必然会不尽人意。随着非线性控制理论的发展，人们开始探讨用非线性控制理论来控制这些装置的方法。目前，工程应用前景比较好

3、的非线性控制方法，主要有智能控制法和逆系统方法。智能控制方法，作为控制理论发展的高级阶段，不必对被控对象进行精确的建模，而是在控制过程中逐渐地了解系统的特征，自主地调整控制策略，从而实现质优地控制。对于像基于电力电子的动态补偿装置，这样的具有不确定性、非线性、复杂系统的控制特别适用。因此，将其各种智能控制即综合智能控制方法，诸如神经元网络、模糊控制、变结构控制等，应用于SVG、APF等装置的研宄方兴未艾。B前，制约艿实际应用的主要问题在于0前动态补偿的装置较少，缺乏获取充足先验知识的条件，而经验在线积累又需要相当的过程。逆系统方法（下图），则是通过

4、动态系统的“逆”的概念，来研究一般非线性控制系统反馈线性化设计的一种方法。所谓“反馈线性化”，就是通过非线性反馈或动态补偿的方法，将非线性系统变换为伪线性系统，然后再用线性理论完成系统的各种控制0标的理论与方法。它利用非线性补偿规律以抵消非线性因素，所设计控制规律与工作点无关，而且可从理论上保证全局稳定性。期望输出与微分几何非线性控制方法相比，逆系统方法计算简单，工程实用性好，可以直接处理系统的非仿射非线性模型。与智能控制相比，又具冇无需先验知识的优势。加之其采用期望输出作为实际的控制输入信号，可以方便的实现人机对话。因此，逆系统方法在动态补偿装置

5、中的应用，引起了广大专家学者们的浓厚兴趣。2检测理论的发展及趋势按常规思路，无论是谐波抑制还是无功补偿，首先必须知道需要补偿的无功或谐波的量是多少，才能对系统进行准确的补偿。对于动态补偿系统，要想达到满意的补偿效果，就必须得到动态的补偿量值。因此，谐波和无功的实吋检测是非常重要的。按照这种思路，0前普遍采用的也是相对成熟的检测理论，是日本学者赤木泰文等人1983年提出的瞬吋无功功率理论，亦称pq理论。该理论突破了传统的以平均值为基础的功率定义，系统地定义了瞬时无功功率、瞬吋奋功功率等瞬吋功率量。以该理论为基础，可以得出用于动态补偿器的谐波和无功电流

6、的实吋检测方法，对于谐波和无功补偿装置的研宄和开发起到极大的推动作用。瞬吋无功功率理论己经成功地应用到三相三线制系统，并取得了良好的补偿效果。在电网电压对称的三相四线制系统中的应用问题，也己从理论上找到了比较好的解决办法。但是，由于瞬吋无功功率理论未定义零序瞬吋虚功率，因而从理论上讲是不遵从守恒律的。为了解决这个问题，近几年韩国学者HyosungKim提出了p-q-r法。其基本思想，是在空间坐标系下把电压电流变换至p-q-r坐标系下。该变换以电压为基准、使P轴与电压矢量方向相冋、q轴在αβ坐标平面上、电压只在P轴有分量，从而简

7、化了有功电流和无功电流的计算。与其它理论不同的是，它单独定义了零序瞬吋功率，在此基础上提出了消除中线电流的新算法，在负载变化吋能有效抑制谐波和无功，中线电流在稳态和过渡过程中均非常接近零。但是，应该指出，这一理论也并不完美。p-q-r法从理论上将零序电流和零序电压引起的瞬吋功率也归算为有功功率、是不可能完全消除相电流中所含谐波的。虽然可以通过一定的控制最终得到相对满意的结果，但从理论上讲,也还需要进一步的改进。事实上，无论是瞬吋无功理论还是改进瞬吋无功理论，均存在计算复杂，耗吋多等诸多缺点。如果换个角度来想，从补偿（或抑制）的最终效果来考虑，就可以

8、得到完全不同的检测观念。考虑到我们最终补偿的0的是使电网电流或电压为基波正弦，那么指令信号的相位可由电网电压Us的相位获得