基于ASVG的配电网电能质量综合治理方法研究

【摘要】：针对低压配电网中日益复杂多样的电能质量问题,开发通用性、综合性电能质量治理设备必将成为未来电能质量领域的发展趋势。为此,本文就低压配电网中常见三大电能质量问题(三相电流不平衡、谐波污染和无功功率不足)的治理技术进行了对比分析,总结其共同特征,研究开发出了一款综合治理上述电能问题的先进型静止无功发生器(advanced static var generator,ASVG)。该装置既可对上述电能质量进行单一化矫正,又可实现综合治理,其可在电能质量领域中表现出很大的实用性。本文首先对比分析常见拓扑结构,确定ASVG选用三电平二极管中点箝位型拓扑。在此基础上,分析其工作原理及主电路工作模态,同时建立系统数学模型。在检测算法方面,本文基于传统dq0检测算法分离出电流零序分量,再进行Clarke变换;同时引进双dq坐标变换锁相技术,进而提出一种基于双dq坐标变换电流分量检测算法。在控制策略方面,本文通过建立两电平自适应滞环控制数学模型,得出ASVG三电平自适应滞环电流控制方法;同时采用传统PI双环控制来维持ASVG直流侧总电压稳定和中点电位平衡。为解决ASVG主电路输出的高次谐波问题,本文比较分析了常见滤波器性能,选用LCL型滤波器作为ASVG装置并网端口,最后结合应用背景参数,对并网滤波器及主电路相关器件进行了参数设计和选型。本文最后结合前文设计参数开发出ASVG样机,并对该样机主电路架构、软硬件设计进行了说明。然后在MATLAB/SIMULINK仿真环境和实验室环境下对ASVG系统功能、改进型电流分量检测方法和控制策略的有效性进行了验证。在此基础上,结合ASVG样机开发出手机Wi-Fi监控系统和基于GPRS远程监测系统,可为用户监控ASVG装置的运行提供便利。