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静止无功发生器(SVG)的研究及应用

鄢家财  
【摘要】:随着现代电力电子装置的广泛应用,高压输电系统和低压用电系统中的非线性负荷、冲击性负荷越来越多,致使电网电能质量变差,主要表现在电网电压的波动和闪变,无功功率的快速变化,谐波电流、电压等。为减轻电网的负担,通常采用无功功率补偿的办法来补偿用电设备的无功需求。但原有的无功功率补偿装置(SVC等)的调节手段和控制的适时性,难以满足现代用电设备的需求,因此研究具有吞吐功能、调节速度快、电网电压低时能够提供较强无功支撑的新型静止无功发生器(SVG),具有重要的意义。 对单台SVG,在主电路方面,采用基于PWM逆变器拓扑结构的SVG主电路,在LCL的作用下,其工作时可以做到减少谐波产生;在控制策略方面,提出了模糊PI控制和空间矢量控制相结合的控制方法;整体上采用了双闭环控制,即无功电流内环和逆变器直流侧电压的外环,内外环均采用模糊PI控制方式,可以进行在线参数自整定。并通过仿真验证这种控制方法的可行性和优越性。 在实现大容量和补偿的多样性方面,采用多台SVG并联增大容量;采用综合并联实现补偿的多样性、降低损耗、降低成本。对于多台SVG并联方式给出了基于无功功率分配式的并联控制方法、基于限容无互联式的并联控制方法、基于一套互感器无互联式的并联控制方法,很好地解决了开关损耗、开关频率与容量之间的矛盾。对于综合并联控制方式给出了SVG与SVC组合方式的案例分析,提出了组建综合并联补偿装置应该坚持的协调控制原则和无功储能思想。 采用本文所论证的方案在石油钻机(SCR)电驱系统中进行了应用,将发电机的励磁调节器与SVG组成综合并联补偿装置。针对SCR系统无功特点,提出了组建这种综合并联补偿装置的三种方案。并对方案一进行了硬软件设计。给出了实测波形对比,验证了本文所述方法的优越性。


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