三相非正弦配电网的多重矢量功率理论及无功电流补偿策略

随着配电网源网荷储的复杂性提升使电压不平衡和畸变更加严重,现有三相功率理论不能满足平衡条件并导致无功补偿效果不佳。为此,提出了三相非正弦配电网的多重矢量功率理论和无功补偿策略。利用对电压和电流的频域分解结果建立基向量并形成电压和电流矢量,并定义两矢量的几何积为多重矢量功率,并证明该理论满足功率平衡。根据多重矢量功率理论提出了以单位基波功率因数和理想谐波消除为补偿目标的2种改进补偿策略。在不同非理想电压工况下对比了不同功率理论下的7种无功分量检测算法,并选择结果较好的5种算法进行无功补偿仿真分析和实验验证。结果表明,改进单位基波功率因数法可实现流入系统的视在功率最低,从而实现传输损耗最低;改进完美谐波消除法对无功、谐波和不平衡分量的综合补偿效果最好。     

基于链式STATCOM的三相不平衡负载的平衡化补偿

链式STATCOM由于具有分相控制能力、输出无功电流谐波含量低、响应速度快等优点而适合于不平衡负荷的平衡化补偿。给出了采用链式STATCOM实现平衡化补偿的主电路结构及电压-无功综合控制方法。三相补偿电流相量采用对称分量法通过矢量变换获得,单相无功功率采用单相瞬时无功功率算法得到,链式逆变器采用特定谐波消除PWM算法(SHE-PWM)以保证输出无功电流的谐波总畸变率小于5%,同时保证直流侧电容电压的稳定。对所给出的补偿方法进行了仿真研究,结果验证了链式STATCOM进行快速平衡化补偿的能力。     

基于链式STATCOM的三相不平衡负载的平衡化补偿

链式STATCOM由于具有分相控制能力、输出无功电流谐波含量低、响应速度快等优点而适合于不平衡负荷的平衡化补偿.给出了采用链式STATCOM实现平衡化补偿的主电路结构及电压-无功综合控制方法.三相补偿电流相量采用对称分量法通过矢量变换获得,单相无功功率采用单相瞬时无功功率算法得到,链式逆变器采用特定谐波消除PWM算法(SHE-PWM)以保证输出无功电流的谐波总畸变率小于5%,同时保证直流侧电容电压的稳定.对所给出的补偿方法进行了仿真研究,结果验证了链式STATCOM进行快速平衡化补偿的能力.     

基于单相STATCOM的不平衡负荷平衡化补偿的仿真研究

单相STATCOM由于具有输出无功电流谐波含量低、响应速度快等优点而适合于不平衡负荷的平衡化补偿。文中给出了采用单相STATCOM实现平衡化补偿的两种主电路结构及电压-无功综合控制方法。三相补偿电流相量采用对称分量法通过矢量变换获得，单相无功功率采用单相瞬时无功功率算法得到，单相逆变器采用特定谐波消除PWM算法(SHE-PWM)，以保证输出无功电流的谐波总畸变率小于5％，同时保证直流侧电容电压的稳定。对所给出的补偿方法进行了仿真研究，结果验证了单相STATCOM进行快速平衡化补偿的能力比较强。     

动态无功补偿器的负序分量和特征谐波补偿算法

从能量保持恒定的角度采用直流侧电压控制方法对三相动态无功补偿器进行设计,在三相负荷不对称的情况下。提取三相不对称负荷的基波负序分量,对动态无功补偿器的算法进行了负序分量补偿。同时,通过对稳定谐波源进行谐波分析,提取其特征谐波进行补偿,可以起到补偿无功和谐波的作用。仿真结果表明在不对称谐波源情况下。叠加负序分量补偿后的三相系统电流完全对称,并可滤除负荷特征谐波含量。采用上述算法的动态无功补偿器可以通过对负荷的分析,根据负荷及实际的装置进行控制策略调整。具有较大的工程实际意义。     

改进型STATCOM控制策略研究

非线性负载与不平衡负载广泛存在于配电网中,一般补偿装置无法满足补偿需求,为此提出一种改进型STATCOM的控制策略。该策略以无功补偿为主、指定次谐波电流和基波负序补偿为辅,对负载电流进行检测,将检测到的电流通过PI控制器,使得STATCOM的补偿电流能够精确跟踪无功、谐波和基波负序指令电流。通过电压空间矢量调制实现对无功电流、指定次谐波电流、基波负序电流的补偿。PSCAD仿真结果表明,该策略完成了对配电网电能质量问题综合治理的目标。     

基于dq坐标变换的畸变电流矢量检测法

非线性负荷电流谐波抑制及无功补偿的一个重要手段是采用有源电力滤波器，其中关键环节在于实时准确地检测出谐波和无功电流。提出了基于dq坐标变换畸变电流的矢量检测法，其基本原理是对基于dqo坐标系下广义瞬时无功理论和检测方法进行简化，运用单矢量和双矢量投影的方法，检测出负荷电流的基波正序分量。该方法在系统电压对称或畸变的情况下，均可准确快速地检测出负荷电流畸变量，从而使装置对荷电流谐波及无功进行有效补偿，还运用软件PSCAD／EMTDC进行仿真，结果表明该检测方法是准确可行的。     

基于序分量法的D-STATCOM直接功率控制策略研究

将基于序分量法的P-DPC引入到配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)的控制研究中,来解决传统预测直接功率控制策略只可控制补偿负荷无功功率的问题。将电网电压不对称因素考虑在内,利用瞬时对称分量法对各个采集电气量进行序分解,构建正、负序等效电路。无功和三相不平衡负荷补偿时,根据序网络等效电路分别推得正、负序功率预测模型。基于正序功率预测模型的P-DPC算法控制D-STATCOM补偿负荷无功,而基于负序功率预测模型的D-DPC算法控制补偿负荷所需负序电流。两种算法相互牵制,严格控制了D-STATCOM的输出电流,消除了装置在电网电压不对称时可能产生的过流威胁,实现了负荷无功和平衡化补偿。仿真结果表明,不论电网电压对称与否,该控制策略都能良好地补偿负荷的无功和负序电流,确保电源侧三相电流平衡且单位功率因数运行。     

矢量理论在谐波和无功电流检测中的应用与改进

基于通用瞬时无功功率理论,对矢量理论在有源电力滤波器的谐波和无功电流检测算法中的应用进行了分析和改进。改进的算法针对电网电压存在谐波分量的情况,在保证补偿前后系统有功功率保持不变及不严重影响算法运行时间的前提下,在基准电流求取过程中增加了电压基波正序分量的检测环节,保证补偿后电流与供电电压基波正序分量同相位,完全消除三相四线系统中的谐波无功和不平衡分量。通过Matlab仿真给出了有源滤波器在电压含有零序分量及谐波分量情况下基准电流的检测结果,表明了该方法的准确性。     

矢量理论在谐波和无功电流检测中的应用与改进

基于通用瞬时无功功率理论,对矢量理论在有源电力滤波器的谐波和无功电流检测算法中的应用进行了分析和改进.改进的算法针对电网电压存在谐波分量的情况,在保证补偿前后系统有功功率保持不变及不严重影响算法运行时间的前提下,在基准电流求取过程中增加了电压基波正序分量的检测环节,保证补偿后电流与供电电压基波正序分量同相位,完全消除三相四线系统中的谐波无功和不平衡分量.通过Matlab仿真给出了有源滤波器在电压含有零序分量及谐波分量情况下基准电流的检测结果,表明了该方法的准确性.     

基于基波检测原理的配电台区有源补偿装置研究与应用

主要介绍了应用于低压配电网三相四线系统的配电网有源电力电子补偿装置,分析了直接检测基波有功电流分量的基本原理。利用此种控制方式的配电网有源补偿装置在谐波、无功方面的补偿特性,尤其在配电台区负荷不平衡情况下,通过在Matlab/Simulink环境下仿真,证明此种配电网有源补偿装置检测控制方法的可行性和对三相负载不平衡情况下的良好补偿特性。最后通过开发样机证明了此种理论在补偿配电台区无功及三相电流不平衡情况下的有效性。     

基于改进的同步旋转参考坐标变换的静止无功补偿装置

静止无功补偿器(SVC)用于负荷补偿时,补偿导纳的计算对其补偿性能有着重要的影响。笔者提出了一种基于改进的同步旋转参考坐标变换的补偿电纳计算方法。该方法利用电网电压中的一相电压构造虚拟的对称三相系统,由其形成的合成矢量作为同步旋转坐标系中的d轴,将负载电流矢量投影到电网电压矢量上,通过低通滤波器后便可得到正序电流和负序电流,由此可以准确计算所需的补偿电纳。该方法计算简单,基于该法的静止无功补偿器不需要硬件锁相环,能够快速、准确地补偿负荷的无功功率,维持电网电压的稳定。仿真和实验结果证明了所提补偿电纳计算方法的可行性和有效性。     

基于不对称级联逆变器的串联混合有源电力滤波器

提出了一种基于不对称级联多电平逆变器(ACMI)的串联混合有源电力滤波器(SHAPF)及其控制策略.其中,ACMI的各单元逆变器的输出额定电压呈3的幂次方增长,N个单元逆变器的级联可以输出3N电平的阶梯波电压.该SHAPF的串联有源部分被控制为一个幅值由负荷电压基波有效值偏差确定、相位与线路终端电压基波正序分量相同的基波正弦电流源,用同一个装置和同一套控制策略可以实现电源电压扰动(包括谐波、电压降落和不对称等)隔离、负荷谐波电流补偿、负荷节点电压基波幅值调整、线路终端功率因数调整和故障电流限制等功能.与传统SHAPF相比,该SHAPF具有功能多、控制简单、补偿效果好以及其串联有源部分开关损耗小和易于实现大容量化等优点.数学推导和仿真分析验证了该SHAPF及其控制策略的正确性和有效性.     

用于不平衡补偿的变压器隔离型链式D-STATCOM的研究

针对大容量冲击性负荷所带来的不对称、电压波动和闪变等电能质量问题,提出了基于变压器隔离型链式逆变器的D-STATCOM,用于对冲击负荷的快速补偿。首先针对主电路拓扑结构特点,提出了基于载波移相的空间矢量调制策略;针对不平衡负荷特点,采用基于双d-q变换和对称分量法计算补偿线电流,并提出了补偿相电流的优化设计方法来提高D-STATCOM的补偿能力。提出了瞬时电流分相控制方法,可以使D-STATCOM的输出快速地跟踪参考补偿电流以提高响应速度。在所建立的10kVA物理样机上的试验结果验证了所提方法的有效性。     

RDFT算法在有源电力滤波器中的应用

提出了一种基于递归离散傅里叶变换(RDFT)的谐波检测算法,该算法采用滑窗迭代方法由离散傅里叶变换推导而来,具有运算量小、实时性好等特点,适合用数字信号处理器实现.并联型有源电力滤波器(APF)可以采用RDFT算法单独检测出非线性负载电流的基波成分与各次谐波成分,并根据需要生成补偿电流指令,实现对谐波电流的选择性补偿或...     

无功和谐波补偿装置的控制方法

针对具有功率因数补偿、补偿负载不平衡和滤除电网谐波电流等功能的联合运行系统,提出一种新的控制方法,由SVC模式控制和APF控制2部分组成.其中,SVC模式控制通过负序基波提取器实现电网负序基波分量的检测;通过改进的电压控制器实现公共连接点的电压稳定.利用特定次数谐波检测并进行相位补偿的方法实现电网谐波分量的检测;利用神...     

Grid synchronization and control of distributed generation unit with flexible load compensation capabilities using multi-output LMS-filter

This paper deals with grid synchronization and control of single-phase voltage source inverter in distributed generation (DG) systems using a multi-output adaptive filter. Besides the active power injection, the proposed control enables the inverter to compensate load harmonic and reactive currents based on the capacity of inverter. The currents to be compensated are obtained using a multi-output adaptive filter structure that operates on the principle of variable step size (VSS) least mean squares (LMS) algorithm. The main objective of VSS-LMS filter is to decompose the load current into harmonic and reactive current components and compute their RMS values. The currents extracted by the VSS-LMS filter are used in developing a flexible compensation based on load compensation factors. The load compensation factors are calculated based on the remaining capacity of the inverter and priority. Harmonic currents compensation is given first priority over the reactive currents. In addition to harmonic currents detection, the same VSS-LMS filter is used in developing a phase locked loop unit for synchronizing the inverter with fundamental point of common coupling (PCC) voltage. Synchronizing the DG inverter with fundamental PCC voltage would make the proposed control algorithm insensitive to grid voltage harmonics and frequency fluctuations. The feasibility and the efficacy of the proposed control algorithm are demonstrated using hardware-in-the-loop (HIL) based experiments.     

DSTATCOM不平衡补偿电流检测方法的研究

针对传统瞬时对称分量法在配电网静止同步补偿器(distribution static synchronouscompensator,DSTATCOM)不平衡补偿电流检测中存在的一些问题,提出了1种基于改进瞬时对称分量法的新的补偿电流检测方法.它通过构造1个无延迟的旋转向量能准确计算出三相电量的各序分量,不需要进行三角函...     

基于DSOGI的不平衡负载补偿策略研究

为了补偿微电网孤岛运行中不平衡负载导致的三相不平衡电流,文章在分析了三相不平衡电流特性的基础上,提出了一种基于双二阶广义积分器(DSOGI)的不平衡电流补偿策略。分析了不平衡电流正负序分量的分离原理以及二阶广义积分(SOGI)的特性,提出基于DSOGI的基波正序电流检测方法;基于该方法提出补偿策略,对三相不对称电流进行补偿。在PSCAD/EMTDC中进行仿真验证,结果证明该补偿策略对三相负载不平衡具有较好的补偿效果。