论文部分内容阅读
在现代电力电子快速发展和电力系统规模迅速扩大的今天，静止无功补偿技术（STATCOM）已成为电力系统节能降耗和电能质量控制领域的研究热点。本文以低压DSTATCOM为对象，重点研究了其在三相四线制系统中的电容分裂式结构下的控制策略，及并网电流优化方法。首先，为了实现电容分裂式三相四线制DSTATCOM对任意不平衡无功负载的补偿，研究了基于ABC坐标系的控制策略。针对传统PI控制器对于周期性信号跟踪较差的问题，提出了基于双环控制器的电容分裂式三相四线制DSTATCOM控制方法。该方法将对指令快速响应的PI控制器与对周期性信号高精度控制的重复控制器相结合，构成双环控制器，并将其应用到DSTATCOM内环电流跟踪环节。同时，对该控制器的设计进行了详细的分析和仿真研究，结果表明采用本文所提出的双环控制方法，可以在保证响应速度的同时提高电流跟踪精度，实现电容分裂式三相四线制DSTATCOM对不对称负载的无功补偿功能，降低装置输出电流畸变率，提高DSTATCOM并网电流质量，补偿效果较传统PI控制方法大大提高。其次，为了解决实际应用中电力电子开关器件的死区效应、直流侧电容电压波动以及系统电压谐波等因素对DSTATCOM跟踪精度带来的影响，在三相四线制DSTATCOM模型的基础上，采用全谐波反向注入方法，消除并网电流中影响较大的谐波分量，以提高无功补偿装置的电流跟踪性能和运行稳定性。该方法在双环控制的基础上增加一个全谐波反向注入消除的前馈环节，通过实时性较强的滑窗迭代DFT单相谐波检测方法检测装置发出电流中的谐波分量，利用取反相消的方式对PWM调制波进行调整重构，以实现并网电流跟踪优化功能。Matlab/Simulink的时域仿真结果证明了该电流跟踪优化控制方法的有效性，进一步提高了DSTATCOM在三相四线制系统的补偿效果。最后，在理论分析的基础上，对DSTATCOM主电路进行了器件的选型设计，并采用DSP+FPGA作为其主控体系，同时，采用C语言编写了DSP程序，建立了DSTATCOM实验平台，并进行了应用研究。实验结果表明：无论是对称动态无功负载，还是不对称动态无功负载，本文所研制的DSTATCOM都能够对其进行快速、精确的补偿；同时，本文提出的基于双环控制器的控制方法具有比传统PI控制方法更高的控制精度，且基于滑窗迭代DFT谐波检测算法的全谐波注入消除优化方法，能够进一步降低装置输出电流畸变率，大大提升了DSTATCOM的整体性能。