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配电网静止同步补偿器直接功率控制

作者:时间:2013-03-20来源:网络收藏

摘要:建立配电网(DSTATCOM)的数学模型,提出一种适用于DSTATCOM的(DPC)方法。该方法采用(DPC-SVM),直流侧电压控制采用容性感性补偿控制。采用智能功率模块(IPM)PM300DVA120 IGBT,设计了50kvar的DSTATCOM实验样机。在10kHz PWM开关频率和10kHz信号采样频率下获得良好的实验结果。实验结果表明,该方法可以实现容性和感性无功的灵活控制,系统具有良好的动、静态响应性能。
关键词:

1 引言
STATCOM作为柔性交流输电系统的重要控制器,动态响应速度快,可实现无功的连续调节,代表着静止无功补偿的发展方向,已成为国内外的研究热点。随着用户对用电质量要求的不断提高,STATCOM已开始应用于配电网,DSTACOM成为用户电力技术的重要装置之一。目前针对STATCOM的控制方法主要是间接电流控制和直接电流控制。
DPC通过对瞬时有功、无功功率的偏差调节,快速实现目标控制,具有结构简单、动态响应性能好、效率高等优点,在PWM整流器、有源电力滤波器(APF)、交流调速等领域得到广泛应用。在此针对无功补偿要求,提出一种适用于DSTATCOM的DPC方法。通过建立DSTATCOM的数学模型,提出DSTATCOM系统的定频DPC方法。数字仿真和实验结果验证了该方法的可行性和正确性。

2 DSTATCOM的系统模型
DSTATCOM的电路结构分为电压型桥式电路和电流型桥式电路。考虑到运行效率,至今大部分DSTATCOM都采用电压型桥式电路,其系统框图如图1所示。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/175857.htm

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DSTATCOM的主电路由功率开关器件、连接电抗器和直流侧电容器组成。开关器件一般采用IGBT模块,由于配电网电压等级低,可以通过平波电抗器与电网直接相连。电抗器起连接电网和抑制谐波的作用。直流侧电容器起稳定直流电压和储能的作用。控制电路由测量电路、PWM隔离驱动电路、故障检测与保护电路以及DSTATCOM控制器组成。
图2为DSTATCOM主电路结构。图中ua,ub,uc为三相对称电源相电压;ia,ib,ic为网侧相电流;Udc为直流侧电压;L,R为连接电抗器的电感和电阻;Idc为直流侧电流。

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为便于分析,将直流侧电容C用2个电容串联等效,其中点记为N’。对于开关管V1~V6,当输入信号为高电平时导通,为低电平时关断,由此可将开关函数定义为:当sk±=1时,对应开关管导通;当sk±=0时,对应开关管关断,其中k=a,b,c。
不计开关损耗或将开关损耗计入电阻R,并定义:sk=sk+-sk-。考虑电网及DSTATCOM电路为三相对称系统,所以有:
d.JPG
以上为用开关函数描述的DSTATCOM函数方程,据此通过输入输出因果关系可方便地在Matlab/Simulink平台下建立DSTATCOM电路的数学仿真模型,通过坐标变换可得其在α,β坐标系和d,q坐标系下的数学模型。


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