多目标电能质量调节装置

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1、第24卷第6期电力学报Vol‘24No．62009年12月JOURNALOFELECTRICPOWERDec．2009文章编号：1005—6548(2009)06—0455—04多目标电能质量调节装置张杨，尹忠东，黄韬，洪秋(电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室(华北电力大学)，北京102206)摘要：提出了一种新颖三相并联型多目标电能质量调节装置主电路拓扑。基于模块功能差异化的思想，分为基波功率模块和谐波功率模块，基波模块可调节输出功率；谐波功率模块可对谐波电流进行补偿。通过设计装置正常情况下投入和退出的流程图。建立了基于PSCAD／EMT

2、DC软件平台的仿真模型，并对装置谐波电流补偿和功率调节进行了分析及仿真研究，结果表明主电路拓扑及控制策略的可行性和有效性。关键词：电能质量；瞬时无功功率；差异模块；功率调节中图分类号：TM714．3文献标识码：A抑制谐波和提高功率因数已成为电力电子技证明了本文提出的主电路拓扑及控制策略针对该装术、电气自动化技术及电力系统研究领域所面临的置是有效的。一个重大课题。功率调节和谐波治理方式有很多，1主电路拓扑及工作原理本文提出一种并联型多目标电能质量调节装置，采用有源电力滤波器(APF)+静止无功发生器1．1主电路拓扑(STATCOM)的方式来同时进行谐

3、波治理和进行可控用电品质补偿装置主电路拓扑采用差异模功率调节。目前单独的APF控制或单独的STAT—块结构，分为谐波模块和基波模块。谐波模块由HCOM控制的研究已有很多，但是基于模块功能差桥逆变器构成，能够补偿负载中的谐波电流和基波异化思想，将APF做为装置谐波功率模块，将模块产生的谐波电流；基波模块采用3H桥级联的STATCOM做为装置基波功率模块，联合运行的还链式多电平结构，可实现基波功率的调节。不多见。本文基于PSCAD／EMDc下建立仿真模装置主电路拓扑如图1所示，谐波电流的注入型，对谐波补偿和功率调节进行相关仿真，通过仿真方式为采用电感L

4、与基波模块串联注入的方式。CI，：-^，、：^j!B1／'^^：l：A-_．r-Ir_．r⋯：一a：w口’广避广鹜面凰{凰圃图1主电路结构收稿日期：Z009—10—10基金项目：“十一五”国家科技支撑项目(2007BAA12B03)作者简介：张杨(1984一)，男，辽宁人，硕士研究生，主要从事电能质量分析与控制，(E-mail)ZY84@yahoo．crl456电力学报第24卷2控制策略c。s0c。s(一)cOS(+)[J本文采用瞬时无功功率理论检测系统侧扰动分sin0sin(0～)sin(0+I)16量，该方法在动态响应方面有良好特性，可实时跟踪

5、(5)系统电流变化，快速、准确的实现对谐波电流进行补cosO偿。同时应用a，直接电流控制，可以对基波模]块输出功率进行有效地调节。。(臼一3)2．1谐波功率模块。(+)谐波功率模块的主要功能是完成各种谐波电流的补偿，输出电流为各次谐波。谐波模块的性能好(6)坏直接取决于谐波电流的检测精度，图2给出本装H桥采用单极性正弦脉冲宽度调制SSPWM置采用的瞬时无功功率理论进行谐波电流检测，其方式作为调制方式，优点是每个H桥模块的工况一控制框图2：致，并且非常容易用FPGA。实现图4为单相H桥驱动信号生成电路。图4单相H桥驱动信号生成电路(1)[iiia1．

6、3装置的正常投入与退出投运思路装置的正常投入前提条件：各电容充电到指定一～(2)[c[的电压；逆变器输出电压与系统电压大小相等、相位囊相同，或者输出电流为零，避免逆变器投运时无功冲其中：击造成的电压扰动；若已有不对称或非线性负荷需1_——2补偿，可逐渐调节电压或电流输出到所需的值。对G2(3)于此后的负荷变化，补偿装置快速响应就无功率冲V一22．击问题了。先投入基波模块，再投入谐波模块。ut—cost]N(4)SCOt～S1n(ut2．2基波功率模块其控制策略采用直接电流控制模式，监测装置注入系统的三相电流，利用DQ坐标变换，将a、b、CN三相交流

7、电流转化成d、q两相直流电流，在利用PI控制从而实现无静差，保证装置具有良好的稳态精图5装置的正常投入度，其控制框图如图3。退出采用与投运相反的过程：先退谐波模块，再退基波模块；若输出较大分量，可逐渐减小电流输出到零；当逆变器输出电压与系统电压大小相等、相位相同，或者输出电流为零时，断开逆变器；确保各电容放电。图3直接电流控制第6期张杨等：多目标电能质量调节装置457《＼．。4仿真分析装置基于PSCAD／EMTDC软件平台对多目标_可控电流扰动补偿装置拓扑进行了仿真分析，主要t／日}参数如表l所示。I表1关键仿真参数系统电压“s／kV0．4额定容量

8、／kVA1OOf／日输入交流电压U／Vl207-b直流母线电压L，a／V250图7谐波模块仿真波形直流母线电容C／uF20