串联型配电网三相电压不平衡补偿器的研究

针对配电网三相电压不平衡问题,提出一种采用串联型电能质量调节器补偿配电网三相电压不平衡控制方法。通过构造辅助瞬时功率,检测出非线性负载下三相电压不平衡配电网公共接入点(PCC)电压基波正序分量;通过接入点实际电压与检测正序电压的差值,得出串联变压器需要补偿的电压参考值;以参考电压为目标,对电压型变流器进行正弦脉冲控制,使串联变压器上产生相应的电压抵消电源中负序、零序分量及谐波电压分量。仿真和实验结果表明该方法能有效补偿配电网三相电压不平衡并消除谐波电压。     

三相不平衡与线损的量化分析

三相不平衡影响系统运行效能,以负序、零序和正序分量有效值比值度量负序、零序三相不平衡率,使得不平衡率不具有唯一性。线损增加是三相不平衡带来的主要影响,亟待进行量化评估。在分析序分量和相量大小关系的基础上,提出采用三相正序分量有效值的平方和与总量平方和之比度量三相平衡率,统一了含零序和不含零序系统的三相平衡率和不平衡率度量形式。论证了在电源电压对称的情况下,传递相同功率,不平衡系统正序电流分量大小等于平衡系统的电流。对于三相三线制系统,不平衡系统与平衡系统的线损比值为平衡率的倒数,并给出了根据量测值计算线损增量的方法;对于三相四线制系统,不平衡系统线损由端线线损和中线线损两部分构成,不平衡系统端线线损与平衡系统的比值为平衡率的倒数,中线线损根据零序电流单独计算,并给出了根据量测值计算线损增量的方法。算例显示,提出的度量方法能够更好地评价三相不平衡,并反映与线损的量化关系。     

基于负序补偿微源逆变器带不平衡负载研究

三相四线制微源逆变器在不平衡系统中具有独特优势,因此可作为微电网中变流器拓扑。为了改善微电网系统离网运行工况下带不平衡负载时的供电质量,提出一种改进负序控制方法。基于对称分量法和叠加原理对三相微源逆变器在不平衡负载下产生三相输出电压不对称的机理进行系统分析,得到了输出电压正序、负序、零序分量不同的补偿特性。设计了一个简单可行的同步正/负序参考系控制器,有效地补偿了不平衡负载引起的微源逆变器输出电压畸变,保证了微源逆变器在不平衡负载下能维持三相平衡输出电压。最后通过仿真和实验验证了理论分析和所提控制方法的正确性。     

三相四臂对逆变电源控制方法的研究

针对三相四臂对逆变电源提出了一种新的控制方法,即在对三相输出电压不平衡机理分析的基础上,通过设计负序、零序控制器,消除了三相四臂对逆变电源中负序和零序分量的影响,从而保证三相相电压在不平衡负载下的对称输出,仿真结果验证了该方法的可行性.     

基于序分量和量测值的三相不平衡度量研究

IEC序分量三相不平衡度量包括负序和零序三相不平衡度,使得三相不平衡度不具有唯一性。以量测的有效值度量三相不平衡度与序分量度量形式不具有对应关系,给工程使用带来困扰。基于序分量和相量的大小关系,提出采用正序分量有效值的平方和与总量平方和之比度量三相平衡度,统一了含零序和不含零序系统的度量形式。在此基础上,分别针对不含零序分量的线电压、线电流,含有零序分量的相电压、相电流,给出了根据量测有效值获取序分量大小的方法,构建与序分量度量对应的量测有效值度量形式。算例显示,提出的序分量度量方式适用于三相三线制和三相四线制系统,构建的量测值度量形式和序分量具有对应关系,保证了工程应用中三相不平衡度量的唯一性。     

基于瞬时对称分量法的三相四线制D-STATCOM控制研究

配电网中三相负载不对称,会导致三相电流电压不对称。基于瞬时对称分量法对三相电压和电流量进行分解,提出了一种新的正序、负序和零序电流直接控制方法,应用于三相四线制配电网并联型D-STATCOM(配电网静止同步无功发生器)。正序电流控制使D-STATCOM发出电网中需要补偿的无功电流和谐波电流;负序、零序电流由abc坐标系转换到dq0同步旋转坐标系与期望值0做差进行控制,用以补偿三相负荷不平衡。仿真结果表明,所提出的控制方法可以使D-STATCOM有效补偿配电网三相负荷不平衡,提高配电网功率因数,同时消除非线性负荷引起的电流畸变。     

不平衡负载条件下三相四线制并联逆变器的下垂控制

当微电网孤岛运行时,不平衡负载的接入不仅会造成逆变器输出电压畸变,也会影响多逆变器并联运行的功率均分。首先分析不平衡负载造成三相逆变器输出电压畸变的根本原因。在此基础上,结合分裂电容三相四线制拓扑和三维空间矢量脉宽调制(3D-SVPWM),提出一种零轴控制策略,实现输出电压零序分量的抑制和分裂电容的均压控制;同时,采用准谐振控制实现对输出电压负序分量的抑制。针对基于下垂控制的多逆变器并联运行情况,详细分析不平衡负载对输出功率均分的影响和基本关系,提出一种改进分序虚拟阻抗下垂控制方法,基于二次广义积分构造虚拟阻抗来减小各序分量下输出阻抗的差异,有效解决了不平衡负载造成的输出负序功率和零序电流无法均分的问题。仿真和实验结果验证了所提出方案的有效性。     

基于三相四桥臂的不均衡负载逆变仿真分析

三相逆变器在较重的不平衡负载影响下输出的电压波形会畸变.基于三相四桥臂逆变器给出了解决这一问题的控制策略.使用９０°对称分量法对各序电压进行分解,分解后的正序与负序分量使用双闭环 PI方法进行控制,零序分量则采用虚拟构造αβ坐标系进行控制,最后用三维空间电压矢量调制算法 (３D-SVPWM)产生控制脉冲驱动四桥臂逆变器.仿真结果证实了控制策略的有效性,三相四桥臂逆变器在带三相不平衡负载的情况下输出也是均衡的.     

一种新的不平衡控制策略的研究

三相逆变器的一个重要的性能是在三相负载不平衡时仍能维持三相输出电压的对称性.传统的对称分量法与叠加原理虽然能在三相逆变器带不平衡负载时通过对输出电压正、负、零序分量的不同补偿来维持三相电压的平衡,但该方法运算量大,适时性差,不宜控制.针对大容量中频400 Hz逆变电源,提出了一种新的不平衡控制策略,即谐振控制器的控制方法.该方法可以使逆变器在带不平衡负载时仍能维持三相输出电压的平衡,并能同时应用于三相三线制和三相四线制系统.推导了它的两种实现方式.仿真结果验证了该方法能有效地抑制由不平衡负载引起的输出电压畸变,获得高质量的输出电压波形.     

三相逆变电源不平衡负载控制方法的研究

针对对称分量法实现三相逆变器在不平衡负载下输出电压的正、负、零序分量补偿,以维持三相输出电压的平衡,该方法在三相负载严重不平衡时,其不平衡度仍然较大,且运算量大,适时性差,不易控制等问题.本文提出了一种三相逆变电源的输出电压分相控制的方法,分别对三相逆变器输出的线电压进行控制,以实现三相电压的平衡.理论和仿真分析表明,该方法能够使三相最大不平衡度从传统对称分量法的5.49％降到1％左右,在负载不平衡度达到200％的情况下,三相电压输出也能适时、稳定、可靠的达到平衡,有效地补偿因不平衡负载引起的逆变器输出电压畸变,从而保证逆变器在带任意不平衡负载时仍能维持三相平衡的输出电压.     

三相逆变器不平衡负载条件下双环控制策略

三相输出电压对称是对三相逆变器的重要要求之一,在三相逆变器中,输出电压不对称主要是由于三相负载的不平衡引起的.基于对称分量法和叠加原理对三相逆变器在不平衡负载下产生三相输出电压畸变的机制进行了系统分析,得到了输出电压正、负序分量不同的补偿特性,提出了不平衡负载条件下维持逆变器输出对称性的控制方法.算例结果验证了该方法的有效性.     

不平衡治理模型预测优化控制策略

由于配电网三相四线制系统存在不同程度的三相不平衡问题,为降低不平衡引入的负序及零序分量,保证供电系统电能质量,本文提出一种不平衡治理模型预测优化控制策略,基于三相四线制电容分裂式变换器拓扑结构的电能质量治理装置,构建αβ0坐标系下的电流预测模型,设计新的价值函数并选择下一周期对应的开关状态,实现负序及零序电流补偿,保证三相不平衡条件下低压配电网的电能质量.最后,仿真和实验验证了该控制策略能够有效抑制系统中的零序电流,降低三相不平衡度.     

不平衡负载时三相逆变器控制方法研究

负载不平衡时传统电压电流双环PI控制器无法实现三相逆变器输出电压平衡,对此提出了一种改进的电压电流双环PI控制器,利用信号延迟对消技术,将输出不平衡电压分解为正序分量和负序分量,在同步正、负序旋转坐标系中,正、负序电压变为直流量。分别在正、负序旋转坐标系中对各个量进行控制,使负序分量无静差跟踪零参考电压,有效地提高了三相逆变器带不平衡负载的能力,降低了输出电压的不平衡度,提高了电能质量。给出了在负载不平衡时输出电压的正、负序分离方法,分析了整个系统的控制框图,实验结果证明了改进算法的有效性和可行性。     

基于阻抗分析的三相逆变器负载不平衡控制

通过逆变器输出阻抗的分析,得出了三相逆变器输出电压不平衡的根本原因,提出通过设计适当的闭环控制来减小逆变器输出阻抗,以减小三相输出电压不平衡度的控制思想。本文根据三相输出电压不平衡时的特点,提出了通过DSC提取出负载电压及电感电流中的正序、负序分量,分别在正序dq坐标系及负序dq坐标系下对正序分量及负序分量采用电压、电流的双环前馈解耦控制的方案,用于对逆变器负载不平衡引起的输出电压不平衡的控制。闭环输出阻抗的分析显示,该控制方案在整体减小闭环系统输出阻抗的同时,能够大幅有效地减小负序分量对应输出阻抗。仿真与实验结果证明,该控制方案对不平衡负载引起的输出电压失衡有较好地控制作用。     

三相四桥臂逆变器输出电压负序分量抑制研究

与其它拓扑类型的三相四线逆变器相比,三相四桥臂逆变器具有电路形式简单,体积小,电压利用率高等突出优点,并通过增加第四桥臂,使其具有带不平衡负载的能力.然而由不平衡负载引起的三相不平衡电流会导致输出电压中含有负序分量和零序分量,对此可以采用两组PI控制器来实现输出电压控制.一组基于逆时针旋转坐标系的PI控制器用于调节正序电压分量,另一组基于顺时针旋转坐标系的PI控制器用于消除负序电压分量的影响.在此,提出并分析了一种基于两组旋转坐标系的三相四桥臂逆变器双闭环PI控制器设计方案,在此基础上设计了一台5kVA样机,并通过了实验验证.     

一种柱上三相四线制不平衡补偿新算法研究

负序和零序电流是柱上三相电流不平衡的主要原因。通过对柱上负序和零序电流的补偿可减轻三相不平衡带来的电网污染,减少电网功率损耗,提升供电质量。在不平衡电流补偿原理基础之上,根据柱上三相四线制特点,提出一种基于i_p-i_q法的改进三相i_p-i_q检测法。该方法实现了对不平衡系统中负序和零序电流的瞬时补偿,补偿实时性和补偿精度均有提高。通过仿真,验证了该算法能够对三相不平衡的负序和零序电流进行快速、精确补偿。     

基于双dq坐标变换的三相电压锁相环的研究

提出了一种三相电压不平衡情况下,三相电压基波频率、正序电压分量和负序电压分量相位锁定方法。正序dq坐标变换时,负序电压分量将在dq轴电压分量上产生交流分量,导致基于dq坐标变换的三相电压锁相环存在误差;通过提取负序dq坐标变换中dq轴的直流电压分量,对正序dq坐标变换q轴电压分量进行补偿,从而准确快速锁定正序基波电压相位。通过负序dq坐标中d轴和q轴的直流电压分量检测负序电压初相角,锁定负序电压相位。仿真结果表明,该方法能够快速准确地锁定三相电源在不对称情况下的基波频率、正序电压相位和负序电压相位。     

电网三相不平衡的度量与治理综述

近年来,电网中的各类电能质量问题愈加受到重视,对于三相不平衡问题,国内外学者做了大量研究工作,需要系统地分析和整理。三相不平衡由电网中的负序和零序分量引起,国际电工委员会(IEC)提出以负序和正序分量之比值来度量不平衡。由于序分量获取困难,工程中常以量测电压、电流有效值来度量三相不平衡,这类方法形式不统一,且与序分量度量形式不对应,统一的不平衡度量方法亟待构建。三相不平衡主要通过电容型补偿、电力电子变流器型补偿和换相补偿治理。电容型补偿可以实现连续调节但是无法降低线损;换相只能离散投切,无法连续调节。未来应当结合换相与附加补偿手段来治理三相不平衡,获得更好的补偿效果。     

DSTATCOM补偿不平衡负载分序控制策略

通过分析负载不平衡时各序等效电路,建立了配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)在各序等效电路中的数学模型,并提出了分序控制策略。针对负载电流正、负序分量三相对称的特点,分别在正、负序同步旋转坐标系下进行补偿,而零序分量在三相坐标系进行补偿,为了提高补偿精度,同时抑制装置本身产生低次谐波和扰动,引入重复控制。最后在MATLAB/Simulink环境中搭建10 Mvar/10 kV DSTATCOM系统进行仿真验证,证明了新型控制策略补偿不平衡负载的有效性,并且具有一定抑制电网电压不平衡的能力。     

电网电压不平衡下星形级联H桥STATCOM的三相直流电压偏离控制策略

电网电压不平衡下,星形级联H桥STATCOM的三相直流电压通常被控制为相等。然而,为了应对电网的负序电压,三相调制波会变得不平衡。不平衡的调制波会减少STATCOM输出电压的阶梯数,同时还会使得三相直流电压的二次脉动不平衡,由此增加了输出电流的高频与低频的谐波含量。不仅如此,输出电流中还需要注入负序分量用来重新分配三相有功功率实现三相直流电压均衡,由此不利于电网的电能质量。为了提高电流的质量,在电网电压不平衡下将三相直流电压调节为不相等值,从而保证三相调制波的平衡且三相调制最大。基于这个思想,通过正负序分离,在满足电流平衡的前提下推导出三相直流电压参考值。同时,为了维持三相直流电压的稳定,推导了由三相直流电压偏差所产生的输出零序电压,由此分析STATCOM三相输入的功率流,发现由负序电压和零序电压产生的功率相互抵消,这就意味着STATCOM的三相直流电压可以自稳定,无需注入额外的负序电流用来实现三相直流电压稳定。最后,搭建400 V/±5 kvar的星形级联H桥STATCOM样机,验证了提出方法的可行性与有效性。