基于电子电力变压器的配电系统电能质量控制

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1、基于电子电力变压器的配电系统电能质量控制　　摘要：本文在分析电能质量控制方式的基础上，建构电子电力变压器数学模型，将电子电力变压器控制成电流源，将输出侧定义为电压源。从而利用电子电力变压器调控配电系统电能质量。　　关键词：电子电力变压器；电能质量；电压源　　中图分类号：TM72文献标识码：A　　通观国内外对电能质量的研究可以发现，当前对于电能质量学术界尚未形成统一定论。多数学者认为，电能质量不佳能够引起用户电力设备无法正常工作的电流、电压与频率偏差，容易导致用电设备故障或其他电力问题，影响用户正常用电，影响电

2、力系统正常运转。伴随着科学技术与电力电子技术的飞速发展，各类精密复杂用电设备普及开来，人们对电能质量有着越来越高的要求，配电系统电能质量成为研究热点。用户电力技术（DFACTS技术）作为FACTS的重要分支成为电力系统研究的重要内容。　　1.用户电力技术（DFACTS技术）分类6　　DFACTS主要分为：（1）以VSC为基础的有源电力滤波器、配电系统静止同步补偿器、动态电压恢复器、统一电能质量调节器；（2）以非VSC为基础的，静止无功补偿器、固态切换开关。有源电力滤波器可分为两种：串联、并联，用以补偿谐波；动

3、态电压恢复器属于串联型调节器，以降低补偿电压；配电系统静止同步补偿器属于并联型调节器，以补偿目标结点电压。以上调节器均是一脉冲宽度调制技术控制为基础的电压源变换器，不同之处仅在于控制目标的差异，因此为功能不同的装置。统一电能质量调节器属于集并联、串联于一体的复合型电能质量控制器。统一电能质量调节器属于串联与并联集成的电能质量调节器，集两种调节器的优势与一体。是利用直流环节耦合起的电能质量调节器，用以补偿电压、谐波、无功功率，不仅能优化供电质量，更能减小进入公共电网的谐波。　　2.电子电力变压器系统　　电子电力

4、变压器在输入、输出上包含VSC环节，近似于DFACTS装置。不仅可发挥电力变压器的变压、隔离功能，还可控制电能质量。因此，电子电力变压系统应用于配电系统后，能借助其发挥电能质量调节功能，无须增添其他的电能质量调节装置。同时，借助电子电力变压系统控制电能质量，无须对波形畸变成分进行准确分离，仅参考标准值波形即可。电子电力变压器配电系统接线图，如图1所示。　　从图1看来，电子电力变压器要实现以下功能：（1）实现配电变压器的隔离、变压功能；（2）实现电能质量控制功能；（3）高频变压器主要用以实现隔离、变压，电能质量

5、控制与电子电力变压器输入侧、输出侧紧密相关、协调进行。6　　就电网侧来说，为弱化外来谐波，减少无用传输，系统负载最好是线性的阻性负载。电子电力变压器配电系统应在电流源模式进行系统侧工作，到达系统的电流为波形正弦电流与三相对称，并且保持电流相位等同于系统电压相位，从而达到单位功率因数运行。就用户侧来说，则需要系统稳定输出理想的电压源。对此，电子电力系统负荷侧最好在电压源模式下工作，为负荷提供三相对称、波形正弦电压、幅值恒定。由此得出等效电路图，如图2所示。　　从电网来看，电子电力变压器在电流源状态下工作，可隔离

6、阻止谐波和无功向电网内注入；从用户侧来看，电子电力变压器在电压源状态工作，可以避免系统发生波形畸变以及影响负载，此类工作模式有以下优点：　　（1）无须电网电压扰动进行检测，也不必对负荷的谐波进行检测；　　（2）对于进入电网的电流可直接控制，并且可向电网提供无功；　　（3）对于负荷的供电电压可直接控制，并且可提供多种不同的定制电源。　　对于上述工作模式，电子电力变压器的输入侧须使用适宜的电流控制方案，以有效控制电流源工作，电子电力变压器的输出侧则使用适宜的电压控制方案，以有效控制电压源工作。一般而言，配电系统电

7、子电力变压器，为适应单相负荷需要，需相应的提供三相四线制供电电源。电子电力变压器输出级使用三桥臂逆变器，不能提供公共地端。　　三相逆变电源中，三相四线输出方式有：（1）副方联结成YN形式；（2）三相四桥臂逆变器，一个桥臂为中点：（3）三个单相逆变器，按YN联结。方式（1）须附加工频变压器，开关（2）开关器件少，但难以控制，方式（3）可灵活控制、操作简单，可实现三相独立控制，此结构为并联多重化，适宜于大功率场合，三相四桥臂式则无法使用。　　3.控制策略　　电子电力变压器含有VSC，所以其工作性能在很大程度上受控

8、制策略影响。　　3.1输入级控制6　　电子电力变压器既要确保副方提供给用户的波形正弦与恒定电压，还要减少输入侧电流，降低谐波污染。　　输入侧VSC可用以三相高频整流，不仅可完成电流正弦的输入，还可控制输入功率因数。为完成以上功能，输入级高频整流要使用双环控制，分别为直流电压外环、交流电压外环。电流控制环可显示于a、b、c相静止坐标系中，但为强化电子电力变压器动、静态响应，应在同步旋转d、p坐标系中则