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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

3 DSTATCOM DPC策略
目前,DPC有基于电压定向控制和基于虚拟磁链定向控制两种方法。两者都是通过已设置好的开关表来选择功率器件开关状态,区别在于定向信号的不同。基于开关表进行控制的DPC,以PWM整流器为研究对象,主要是进行直流侧电压稳定控制,以控制有功为主(其无功给定为零,以实现单位功率因数)。因此,其开关表设置不适合于作为无功补偿的STATCOM使用。考虑到开关频率变化不利于系统设计,在此采用基于电压定向控制的DPC-SVM方法。

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


由于采用基于电网电压矢量进行定向控制,定义d,q旋转坐标系的d轴与电网电压三相系统的合成电压矢量方向一致,由坐标变换得电压矢量和电流矢量示意图如图4所示。

g.JPG


由图4的几何关系,可得:
h.JPG
直流侧电压控制采用容性感性补偿控制,其设定值由式(7)确定:
i.JPG
式中:Usp为电网相电压峰值;Q为DSTATCOM要补偿的无功容量的大小;X为连接电抗阻值;Udch为补偿容性无功时直流侧电压给定值;Udcl为补偿感性无功时直流侧电压给定值。

4 仿真及实验结果
4.1 数字仿真
为验证所提出的DSTATCOM DPC方法,首先在Matlab/Simulink平台下进行计算机数字仿真。仿真参数:电网相电压100 V(最大值),电抗为1.3 mH,补偿无功±5 kvar,开关频率设置为10 kHz,死区时间为零。图5a为电流ia滞后电压ua的仿真结果,图5b为ia超前ua的仿真结果。可见,所提方法可实现感性和容性无功的灵活控制。

j.JPG


4.2 实验结果
采用IPM PM300DVA120,设计了±50 kvar的DSTATCOM实验样机来测试所提出的算法。控制器采用高性能TMS320F2812型DSP,DSTATCOM主要参数:系统容量为±=50kvar;电网相电压为100V;电网频率为50 Hz;输入电抗为(0.15+j0.41)Ω,1.3 mH;直流侧电容为5 mF/900 V;PWM开关频率为10 kHz;信号采样频率为10 kHz。
根据PM300DVA120的器件特性,设定死区时间为4μs。为便于工程接线,系统直接对线电压进行采样。图6为输出±5 kvar无功时的实验结果。可见,基于DPC方法可实现电流超前电压或滞后电压,从而控制容性或感性无功的产生,对负载进行实时无功补偿。

k.JPG


图7示出输出无功功率为0和±5 kvar时进行突变的实验结果。由图可见,系统输出的无功功率动态响应仅为数毫秒,无明显振荡调整过
程,反映出DPC方法对DSTATCOM系统具有良好的动态响应性能。

5 结论
在此提出一种适用于配电网策略,直流侧电压控制采取容性感性无功分别设置,采用方法实现定频控制,以解决开关频率变化问题。所提出的控制方法简化了结构,便于用处理器实现。仿真和实验结果表明该方法的有效性。


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