基于混合开关电流型无功功率补偿

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1、浙江人学硕}j学位论文摘要随着电力系统结构的同益复杂，用电设备更加多样化，电网中无功功率成分造成的问题也越来越严重。目前的无功补偿装置仍然以TSC型无功补偿和S1-ATCOM为主。在当前的无功补偿应用中，这两种装置还存在不同程度的不足。针对无功补偿装置目前的问题，本文提出了一种新型的基于混合开关的电流型无功功率补偿装置，并围绕该装置开展了以下四个方面的研究工作。首先，在综合分析无功补偿装置的成本和性能的基础上，提出了基于混合开关的电流型无功补偿装置的拓扑结构。利用半控型的晶闸管作为主功率开关，用lGBT作为辅助开

2、关，大大降低了制造成本；而与STATCOM相似的工作状态又解决了容量和无级调节等问题，为低成本的高效无功装置提供了新的实现方案。文中给出了具体的电路拓扑，然后在对晶闸管开关特性进行分析的基础上提出了两种改进方案，并对主电路进行了建模分析。其次，对无功补偿装置的控制策略进行分析。简要介绍了瞬时无功功率理论和无功功率的检测方法；给出了直接电流控制和间接电流控制法。文中采用间接电流控制法对无功补偿装置进行控制，详细研究了间接电流控制法的数学模型，动静态稳定性。阐述了间接电流控制中指令电流产生的具体过程，并对其进行仿真和

3、实验验证，为实际装置的控制实验打下了基础。此外，本文讨论了实时检测三相电压频率和相位信息的三相锁相环方法，解决了无功补偿控制算法中的同步问题，通过仿真和实验证明了该锁相法的实用性和有效性。最后，研究了电流型AC／DC拓扑的控制信号生成方法，主要对SVPwM方法进行研究。给出了SVPWM分区及矢量作用时间的算法：并针对混合开关的开关逻辑特点提出利用TMS320LF2407DSP芯片实现此特殊逻辑的实用方法，通过仿真和实验验证了该方法的可行性。最后的系统实验结果表明基于混合开关的电流型无功功率补偿装置动静态性能良好。

4、关键词：无功补偿；混合开关；晶闸管；间接电流控制；空间矢量脉宽调制(SVPWM)；浙江人学硕fj学位论文AbstractWiththeincreasingcomplexofgridsystemandmorekindsofelectricalequipments，theproblemswhicharecausedbyreactivepoweraregettingmoreandmoreserious．Recently,theTSCandSTATCOMarestittthemostwidelyusedreactivep

5、owercompensationdevices．Intheapplications，bothofthesetwodevicesareinadequateinacertainareas．Considertheexistingproblems，thispaperproposedanewtypeofMulti-Switchbasedcurrent。sourceReactivePowerCompensationdevice，mainlyworkedinthefourareasaslistedbelow．First，con

6、siderthecostandperformanceofthereactivepowercompensation，anewstructureoftheMulti—SwitchBasedCurrent-SourceReactivePowerCompensationwasproposed．ThestructureUsedSCRsasthemainpowerswitchesandIBGTsasassistantswitches，greatlyreducedthecost；withthesimilarworkingmet

7、hodastheSTATCOM，itsolvedtheproblemsuchasthecapacityandthesteplessregulating．ItprovidedanewSolutionoftow-costandhigh-efficientreactivepowercompensationdevice．Thispapersketchedthespecifictopology,proposedtwoimprovingcircuitsbasedonthestudyoftheswitchingcharacte

8、risticsofSCR，thenmodeledandanalyzedthemaincircuit．Second，theanalysisofthereactivepowercompensationdevicecontrolstrategy．Brieflyintroducedtheinstantreactivepowertheoryandthedetectionmethod