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近年来,如何改善低压配电网的电能质量已成为学者们的热门话题,其中三相不平衡特别是三相电流不平衡现象越来越严重,对变压器设备、线路损耗以及人身安全等方面产生不利影响。采用合理的治理技术使三相不平衡水平达到要求对于电力系统的安全、经济、可靠的运行具有重要意义。本文结合负载侧与电网侧两个方面实现对低压配电网三相不平衡问题的综合治理。
针对单相负荷的不平衡分配造成的负载侧三相不平衡问题,本文采用三相不平衡换相开关治理技术,包括主控开关换相策略以及分换相开关换相过程两个方面。在主控开关方面,应对目前存在的换相策略生成过程复杂、计算速度慢的弊端,本文提出结合贪心算法的差分进化算法对换相策略进行寻优操作,以三相电流不平衡度和分换相开关动作次数为目标,通过初始化、变异、交叉与选择操作,获得最优的换相策略,对问题进行了降维处理,避免了维数灾,提高了系统的实时性和准确性。在分换相开关方面,应对目前存在的换相过程断电时间长,换相过程电压、电流畸变严重的问题,本文对相序无缝切换策略进行研究,提出以功率因数校正电路与逆变电路为基础,由初始阶段、当前相跟踪阶段、切换相跟踪阶段以及换相完成四个阶段组成的整体换相结构与流程,接着针对以上四个阶段对硬件电路进行仿真设计,仿真结果表明该策略可以使得断电时间缩短到0ms,且电压、电流畸变量极低。
而负荷也有可能存在无功不平衡以及电流畸变的问题,单纯在负载侧治理所达到的效果不大。因此,本文在配电网侧采用SVG无功补偿技术进行治理。对于SVG的研究主要集中在电流检测以及电流的跟踪控制两个方面:在对不平衡负载电流的分离检测方面,采用的是基于瞬时无功功率理论的补偿电流检测法,将其中的不平衡分量、无功分量以及谐波分量分离出来并将其作为SVG输出补偿电流的参考值;在对电流参考值的跟踪控制方面,采用的是基于模型预测控制算法的直接电流控制策略,使得SVG输出合适的补偿电流,进而完成SVG的补偿功能,并通过仿真验证了其良好的补偿性能。
最后,结合三相不平衡换相开关与SVG的优势,对综合治理方案进行研究,介绍了该方案的治理流程,并运用三种算例对该方案在降低三相不平衡度、减小线路损耗、无功补偿以及谐波治理等方面进行仿真分析,仿真验证了所述方案的有效性与可行性。
针对单相负荷的不平衡分配造成的负载侧三相不平衡问题,本文采用三相不平衡换相开关治理技术,包括主控开关换相策略以及分换相开关换相过程两个方面。在主控开关方面,应对目前存在的换相策略生成过程复杂、计算速度慢的弊端,本文提出结合贪心算法的差分进化算法对换相策略进行寻优操作,以三相电流不平衡度和分换相开关动作次数为目标,通过初始化、变异、交叉与选择操作,获得最优的换相策略,对问题进行了降维处理,避免了维数灾,提高了系统的实时性和准确性。在分换相开关方面,应对目前存在的换相过程断电时间长,换相过程电压、电流畸变严重的问题,本文对相序无缝切换策略进行研究,提出以功率因数校正电路与逆变电路为基础,由初始阶段、当前相跟踪阶段、切换相跟踪阶段以及换相完成四个阶段组成的整体换相结构与流程,接着针对以上四个阶段对硬件电路进行仿真设计,仿真结果表明该策略可以使得断电时间缩短到0ms,且电压、电流畸变量极低。
而负荷也有可能存在无功不平衡以及电流畸变的问题,单纯在负载侧治理所达到的效果不大。因此,本文在配电网侧采用SVG无功补偿技术进行治理。对于SVG的研究主要集中在电流检测以及电流的跟踪控制两个方面:在对不平衡负载电流的分离检测方面,采用的是基于瞬时无功功率理论的补偿电流检测法,将其中的不平衡分量、无功分量以及谐波分量分离出来并将其作为SVG输出补偿电流的参考值;在对电流参考值的跟踪控制方面,采用的是基于模型预测控制算法的直接电流控制策略,使得SVG输出合适的补偿电流,进而完成SVG的补偿功能,并通过仿真验证了其良好的补偿性能。
最后,结合三相不平衡换相开关与SVG的优势,对综合治理方案进行研究,介绍了该方案的治理流程,并运用三种算例对该方案在降低三相不平衡度、减小线路损耗、无功补偿以及谐波治理等方面进行仿真分析,仿真验证了所述方案的有效性与可行性。