電能質(zhì)量補(bǔ)償器補(bǔ)償電壓降和浪涌的新策略(1)作者：匿名2008年1月23日19336038:10

通道：關(guān)鍵詞：摘要：介紹了UPQC的運(yùn)行機(jī)制、檢測方法、控制策略和功能優(yōu)勢，可補(bǔ)償電網(wǎng)畸變電壓，抑制負(fù)荷畸變電流，并指出UPQC在動態(tài)補(bǔ)償電壓凹陷和浪涌方面的功能局限性。通過對UPQC系列部分脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)的分析和研究，提出了根據(jù)電壓暫降和浪涌時電壓畸變的變化幅度動態(tài)調(diào)整三角載波幅度的方法。仿真結(jié)果表明，分析正確，設(shè)計方案有效。電能質(zhì)量綜合補(bǔ)償器；脈寬調(diào)制；動態(tài)調(diào)整引論1 隨著微電子、計算機(jī)等高科技技術(shù)的深入發(fā)展，人們越來越意識到優(yōu)質(zhì)電源對保證社會正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要性。中成功加入WTO，芯片制造、精密加工等外高科技企業(yè)紛紛落戶。這些企業(yè)所在的地方，如上海浦東開發(fā)區(qū)、蘇新工業(yè)園區(qū)，對電壓中斷、閃變、諧波含量等電能質(zhì)量提出了嚴(yán)格的要求。Custompower技術(shù)為滿足這些要求，全面解決電能質(zhì)量問題提供了一種可行的新途徑。該技術(shù)將電力電子技術(shù)、微處理器技術(shù)、控制技術(shù)等高新技術(shù)應(yīng)用于中低壓配電和用電系統(tǒng)，降低諧波失真，消除電壓跌落、電壓浪涌、電壓不平衡和供電短期中斷，從而提高供電可靠性和電能質(zhì)量。目前，近幾年剛出現(xiàn)的GTO、IGBT、IEGT、IGCT等電力電子器件的開關(guān)容量和開關(guān)頻率基本滿足了中低壓配電和用電系統(tǒng)的要求。此外，由于半導(dǎo)體材料SiC的新研究突破，未來電力電子器件的開關(guān)容量和開關(guān)頻率將增加幾個數(shù)量級，開關(guān)損耗將成為現(xiàn)有損耗的十分之一[2]。與Custompower技術(shù)密切相關(guān)的微處理器，如美TI公司和AD公司的新型數(shù)字信號處理器，也具有對Custompower家族各種器件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和實時控制的能力[3]。在定制電源系列中，有一種——有源電力濾波器(APF)可以抑制電流和電壓的失真。根據(jù)結(jié)構(gòu)和功能的不同，可分為并聯(lián)/并聯(lián)型、串聯(lián)型和串并聯(lián)型。根據(jù)目前在工業(yè)，的應(yīng)用實踐，并聯(lián)有源電力濾波器主要用于抑制非線性負(fù)載的電流諧波，使流入電網(wǎng)的電流呈正弦曲線。SeriesAPF主要用于補(bǔ)償電源電壓失真，讓用戶得到標(biāo)準(zhǔn)正弦波電壓。然而，當(dāng)在系統(tǒng)中單先工作時，分流濾波器或串聯(lián)濾波器有一些限制[4]。UPQC是一種電能質(zhì)量綜合補(bǔ)償器，集并聯(lián)型和串聯(lián)型于一體，既能抑制電流畸變，又能補(bǔ)償電壓畸變，是一種理想的補(bǔ)償裝置。2電能質(zhì)量綜合補(bǔ)償器(UPQC)從圖1可以看出，UPQC的主體主要包括一個串聯(lián)變換器和一個并聯(lián)變換器，由DC電容耦合形成“交流-DC-交流”的結(jié)構(gòu)模式。串聯(lián)轉(zhuǎn)換器通過串聯(lián)在電網(wǎng)中的干式變壓器向系統(tǒng)注入補(bǔ)償電壓，以補(bǔ)償電源電壓中的失真。并聯(lián)變換器通過電感L2向交流系統(tǒng)注入一定的諧波成分，用于抑制非線性負(fù)載產(chǎn)生的諧波電流(當(dāng)然也可以向電網(wǎng)注入電流無功成分來補(bǔ)償無功)。并聯(lián)變換器的另一個功能是向DC耦合電容提供有功電流，以補(bǔ)償U(kuò)PQC的有功損耗，從而保持電容上的電壓恒定。因為兩個變換器由PWM控制信號控制，所以在變換器的輸出端會產(chǎn)生一定的高次諧波。因此，需要某些無源濾波電路來濾除這些高次諧波，并防止它們流入電網(wǎng)。圖1中的L1、c和L2、c起到上述過濾作用。 #p#分頁標(biāo)題#e#

2.1 UPQC的檢測方法近年來，針對諧波檢測提出了很多檢測方法，其中一種是基于廣義瞬時無功功率理論和dq0坐標(biāo)系變換，可以應(yīng)用于非正弦和不對稱電路，簡稱dq0檢測方法。與其他方法相比，該方法具有良好的實時性和準(zhǔn)確性[4]。本文將以dq0變換(或dq0逆變換)為檢測核心，補(bǔ)充其他環(huán)節(jié)，形成UPQC并串聯(lián)部分的檢測方法。圖2是畸變電流的UPQC并行檢測示意圖。在dq0變換中，輸入的三相負(fù)載電流ial、ibl、icl被dq0變換，第n個正序分量將成為dq0坐標(biāo)系中的第(n-1)個分量；第n個負(fù)序分量將成為dq0坐標(biāo)系中的第n個分量。只有對稱基波的正序分量在dq0變換下轉(zhuǎn)化為D軸和Q軸上的DC分量，零軸分量為零。這樣，如果分別濾除通過ial、ibl和icl的dq0變換獲得的id和iq(即，如圖2中的LPF和減法所示)，則獲得總和，然后通過具有零軸分量i0的dq0逆變換，可以獲得要在a、b和c三相負(fù)載電流中補(bǔ)償?shù)氖д娣至縤ac、ibc和icc。在圖中，A相電源電壓通過低通濾波器BPF輸入鎖相環(huán)鎖相環(huán)，鎖相環(huán)向dq0變換模塊和dq0逆變換模塊提供實時同步信號。

UPQC系列部分的主要作用是保證用戶負(fù)載得到標(biāo)準(zhǔn)正弦電壓，即無論是原電源電壓中高于或低于標(biāo)準(zhǔn)電壓的諧波分量、不對稱分量還是基波分量，都必須濾除。由此，我們得到一個啟示：在檢測電壓失真分量時，我們可以從原始電源電壓中減去一個

2.2UPQC的控制策略UPQC并聯(lián)部分既要補(bǔ)償負(fù)載電流的諧波分量又要補(bǔ)償U(kuò)PQC的有功損耗從而維持直流電容上的電壓恒定，因此并聯(lián)部分的控制較為復(fù)雜。本文采用補(bǔ)償有功損耗的PI控制策略。其原理如圖4所示。

圖4中，將檢測到的電容兩側(cè)電壓實際值uc與給定電壓值ucr相比較，兩者之差經(jīng)PI環(huán)節(jié)后得到調(diào)節(jié)信號iq-dcv。由于UPQC的損耗是作為瞬時實功率分量來考慮的，因而iq-dcv實質(zhì)上是對主電路的損耗進(jìn)行實時補(bǔ)償分量。當(dāng)把iq-dcv疊加到圖2中的q軸分量上時（因為瞬時有功電流經(jīng)dq變換后落在q軸），再經(jīng)過dq0反變換運(yùn)算，則在圖2得到的電流iac、ibc、icc中就會包含一定的基波有功電流而變?yōu)閳D4中的，從而使UPQC的直流電容側(cè)與交流側(cè)交換能量，讓直流電容兩側(cè)電壓uc保持為參考量ucr。較后UPQC并聯(lián)側(cè)電流待補(bǔ)償量與調(diào)制三角波進(jìn)行比較得到PWM控制信號去控制電力電子開關(guān)器件的通斷。從有關(guān)UPQC的文獻(xiàn)［5］來看，目前UPQC串聯(lián)部分的控制較為簡單，也較為傳統(tǒng)，只要用檢測出的電壓待補(bǔ)償量即調(diào)制信號與三角載波進(jìn)行調(diào)制得到PWM控制信號，然后由PWM控制信號直接去控制電力電子開關(guān)器件的通斷。前面之所以稱該方法較為傳統(tǒng)，是因為在串聯(lián)部分進(jìn)行電壓畸變量補(bǔ)償時，采用的共2頁:1[2]下一頁 來源：中電站集控運(yùn)行技術(shù)網(wǎng)#p#分頁標(biāo)題#e#