电能质量综合补偿器补偿电压暂降和浪涌的新策

电能质量补偿器补偿电压降和浪涌的新策略(1)作者：匿名2008年1月23日19336038:10

通道：关键词：摘要：介绍了UPQC的运行机制、检测方法、控制策略和功能优势，可补偿电网畸变电压，抑制负荷畸变电流，并指出UPQC在动态补偿电压凹陷和浪涌方面的功能局限性。通过对UPQC系列部分脉宽调制(PWM)技术的分析和研究，提出了根据电压暂降和浪涌时电压畸变的变化幅度动态调整三角载波幅度的方法。仿真结果表明，分析正确，设计方案有效。电能质量综合补偿器；脉宽调制；动态调整引论1 随着微电子、计算机等高科技技术的深入发展，人们越来越意识到优质电源对保证社会正常运转的重要性。中成功加入WTO，芯片制造、精密加工等外高科技企业纷纷落户。这些企业所在的地方，如上海浦东开发区、苏新工业园区，对电压中断、闪变、谐波含量等电能质量提出了严格的要求。Custompower技术为满足这些要求，全面解决电能质量问题提供了一种可行的新途径。该技术将电力电子技术、微处理器技术、控制技术等高新技术应用于中低压配电和用电系统，降低谐波失真，消除电压跌落、电压浪涌、电压不平衡和供电短期中断，从而提高供电可靠性和电能质量。目前，近几年刚出现的GTO、IGBT、IEGT、IGCT等电力电子器件的开关容量和开关频率基本满足了中低压配电和用电系统的要求。此外，由于半导体材料SiC的新研究突破，未来电力电子器件的开关容量和开关频率将增加几个数量级，开关损耗将成为现有损耗的十分之一[2]。与Custompower技术密切相关的微处理器，如美TI公司和AD公司的新型数字信号处理器，也具有对Custompower家族各种器件进行数据处理和实时控制的能力[3]。在定制电源系列中，有一种——有源电力滤波器(APF)可以抑制电流和电压的失真。根据结构和功能的不同，可分为并联/并联型、串联型和串并联型。根据目前在工业，的应用实践，并联有源电力滤波器主要用于抑制非线性负载的电流谐波，使流入电网的电流呈正弦曲线。SeriesAPF主要用于补偿电源电压失真，让用户得到标准正弦波电压。然而，当在系统中单先工作时，分流滤波器或串联滤波器有一些限制[4]。UPQC是一种电能质量综合补偿器，集并联型和串联型于一体，既能抑制电流畸变，又能补偿电压畸变，是一种理想的补偿装置。2电能质量综合补偿器(UPQC)从图1可以看出，UPQC的主体主要包括一个串联变换器和一个并联变换器，由DC电容耦合形成“交流-DC-交流”的结构模式。串联转换器通过串联在电网中的干式变压器向系统注入补偿电压，以补偿电源电压中的失真。并联变换器通过电感L2向交流系统注入一定的谐波成分，用于抑制非线性负载产生的谐波电流(当然也可以向电网注入电流无功成分来补偿无功)。并联变换器的另一个功能是向DC耦合电容提供有功电流，以补偿UPQC的有功损耗，从而保持电容上的电压恒定。因为两个变换器由PWM控制信号控制，所以在变换器的输出端会产生一定的高次谐波。因此，需要某些无源滤波电路来滤除这些高次谐波，并防止它们流入电网。图1中的L1、c和L2、c起到上述过滤作用。 #p#分页标题#e#

2.1 UPQC的检测方法近年来，针对谐波检测提出了很多检测方法，其中一种是基于广义瞬时无功功率理论和dq0坐标系变换，可以应用于非正弦和不对称电路，简称dq0检测方法。与其他方法相比，该方法具有良好的实时性和准确性[4]。本文将以dq0变换(或dq0逆变换)为检测核心，补充其他环节，形成UPQC并串联部分的检测方法。图2是畸变电流的UPQC并行检测示意图。在dq0变换中，输入的三相负载电流ial、ibl、icl被dq0变换，第n个正序分量将成为dq0坐标系中的第(n-1)个分量；第n个负序分量将成为dq0坐标系中的第n个分量。只有对称基波的正序分量在dq0变换下转化为D轴和Q轴上的DC分量，零轴分量为零。这样，如果分别滤除通过ial、ibl和icl的dq0变换获得的id和iq(即，如图2中的LPF和减法所示)，则获得总和，然后通过具有零轴分量i0的dq0逆变换，可以获得要在a、b和c三相负载电流中补偿的失真分量iac、ibc和icc。在图中，A相电源电压通过低通滤波器BPF输入锁相环锁相环，锁相环向dq0变换模块和dq0逆变换模块提供实时同步信号。

UPQC系列部分的主要作用是保证用户负载得到标准正弦电压，即无论是原电源电压中高于或低于标准电压的谐波分量、不对称分量还是基波分量，都必须滤除。由此，我们得到一个启示：在检测电压失真分量时，我们可以从原始电源电压中减去一个

2.2UPQC的控制策略UPQC并联部分既要补偿负载电流的谐波分量又要补偿UPQC的有功损耗从而维持直流电容上的电压恒定，因此并联部分的控制较为复杂。本文采用补偿有功损耗的PI控制策略。其原理如图4所示。

图4中，将检测到的电容两侧电压实际值uc与给定电压值ucr相比较，两者之差经PI环节后得到调节信号iq-dcv。由于UPQC的损耗是作为瞬时实功率分量来考虑的，因而iq-dcv实质上是对主电路的损耗进行实时补偿分量。当把iq-dcv叠加到图2中的q轴分量上时（因为瞬时有功电流经dq变换后落在q轴），再经过dq0反变换运算，则在图2得到的电流iac、ibc、icc中就会包含一定的基波有功电流而变为图4中的，从而使UPQC的直流电容侧与交流侧交换能量，让直流电容两侧电压uc保持为参考量ucr。较后UPQC并联侧电流待补偿量与调制三角波进行比较得到PWM控制信号去控制电力电子开关器件的通断。从有关UPQC的文献［5］来看，目前UPQC串联部分的控制较为简单，也较为传统，只要用检测出的电压待补偿量即调制信号与三角载波进行调制得到PWM控制信号，然后由PWM控制信号直接去控制电力电子开关器件的通断。前面之所以称该方法较为传统，是因为在串联部分进行电压畸变量补偿时，采用的共2页:1[2]下一页 来源：中电站集控运行技术网#p#分页标题#e#