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配电静止补偿器在电力分配系统中控制策略的比较1、摘要配电静止补偿器是一个重要的装置，用于功率因数校正，保持恒定的电压分布，并减轻谐波分布网络。本文通过比较控制技术，基于电压源换流器的配电静止补偿器，大致可分为电压型控制和电流型控制。目前，移相控制与后者相比，考虑间接解耦电流控制和调节交流母线和直流环节电压滞环电流控制。第一个方案已成功实施静态补偿器控制在传输水平无功补偿和电压的支持，并在最近被纳入控制配电静止补偿器采用在分配结束。下列指标被认为是比较测量和信号调理要求，性能与变线性/非线性负荷，谐波失真，直流环节电压变化和开关频率。本文简要介绍了每一个显着特点战略，其优点和缺点。动态仿真模型的配电静止补偿器已制定了各种控制策略，在Matlab/SimPower系统环境下仿真。关键字：交流/直流环节电压调节，解耦控制，配电静止补偿器（DSTATCOM），谐波抑制，移相控制，电能质量，无功补偿。2、介绍在配电网，无功的主要原因是提高配电系统损失和各种电能质量问题。传统上，静止无功补偿器（SVC）已被用于与无源滤波器在配电网无功补偿，缓解电力质量问题。虽然服务是非常有效的系统控制器用来提供无功补偿在传输层，有限的带宽，更高的被动元件数量，增加的规模和损失，和慢反应使他们不恰当的现代分布需求。另一种补偿系统已经被提出的，采用组合的静止无功补偿器和有源电力滤波器，它可以弥补三相负载在一个两年周期。因此，一个控制器，连续监测的负载电压和电流确定的赔偿数额所需要的系统和更短的响应时间应该是一个可行的替代。配电静止补偿器（DSTATCOM）有能力克服上述缺点，提供精确的控制和快速反应过程中的瞬态和稳定状态，减少脚打印和重量。一个结构基本上是一个转换器分配灵活交流输电控制器，有许多类似的概念是一个静止补偿器（STATCOM）用在传输层。在传输层，或只处理基本功和提供电压支撑，而结构是采用在水平分布或在负载端的动态补偿。后者，结构，可以是一个可行的替代品在分布网络。此外，一个结构也可以表现为一个并联有源滤波器，消除不平衡或扭曲的电流源或电压，根据ieee-519标准限值。由于结构是一个多功能装置，其主要目的任何控制算法应该使它灵活和易于实现，除了利用其多功能的最大。前向式控制算法，选择转换器的配置是一个重要的标准。2转换器配置电压源或电流源变换器，除了被动的存储元件，无论是电容或电感分别。通常，电压源转换器是首选由于其较小的尺寸，减少散热和成本更低的电容器，电感器相比同样的评价。本文通过比较控制技术，基于电压源换流器的结构，大致可分为电压控制和电流控制结构结构。在前，移相控制是与后者相比，考虑间接解耦控制和调节交流母线和直流环节电压滞环电流控制。第一个方案已成功实施了STATCOM控制在传输层，无功补偿，电压支持，最近被纳入控制结构采用在分配结束。下列指标被认为是比较测量和信号调理要求，性能与变线性/非线性负荷，谐波失真（度），直流环节电压变化和开关频率。本文简要介绍了每一个显着特点战略，其优点和缺点。该文件还强调选择电流控制技术，因为它大大影响性能的结构。动态仿真模型的结构已经制定了各种控制算法，仿真simpower系统环境。3、两个基本原则的结构一个结构是控制反应源，其中包括一个电压源转换器（变结构控制）和一个直流环节电容并联连接，能够产生和/或吸收无功功率。经营方针的结构是根据确切的等价的传统的旋转同步补偿器。交流终端的系统连接到公共耦合点（6803）通过一个电感，这可能是一个滤波电感或漏电感的变压器耦合，如图所示。转换器的直流侧连接到直流电容器，带有输入纹波电流的转换器，主要反应能量存储元件。此电容可以充电电池的来源，或可能是预充电的变频器本身。如果输出电压的电压等于交流电压，无功就是传递到系统。如果输出电压高于交流电压，该结构是在电容的运作模式，反之亦然。数量的无功功率差成比例的电压。值得注意的是，电压调节和功率因数校正不能同时实现。一个用于电压调节的6803，补偿应该是这样的电流应导致电压；而，功率因数校正，供应电流应在相位与电源电压。本文研究的控制策略应用以研究表现了DSTATCOM的功率因数校正和谐波控制。4、控制策略令人满意的业绩，快速反应，灵活和易于实现的主要目标，任何补偿策略。该控制策略的结构主要是执行下列步骤：测量系统变量和信号璫空调提取参考补偿信号新一代的射击角度切换装置[图2]显示原理框图结构控制，考虑到上述步骤。创造适当的脉冲宽度调制（脉宽调制）射击是最重要的一部分，DSTATCOM控制，它有一个很大的影响及其补偿目标，瞬态和稳态性能。由于有许多共同的概念结构，STATCOM在传输的水平，一些控制技术已直接实施了DSTATCOM，结合开关，而不是基本频率切换方法（农民田间学校）。一种脉宽调制静止补偿器提供更快的反应能力，谐波消除。本文试图比较以下方案的DSTATCOM的功率因数校正和谐波抑制技术：1.移相控制2.间接解耦控制3.调节交流母线和直流母线电压结构与性能不同的控制方案进行了研究，通过digitalsimulations共同系统参数，如在附录中给出了。4.1相移控制示意图显示相移控制[图3]。在这种方法中，这种补偿是通过测量的均方根电压在负载点，而无功测量是必需的[10]，[15]。正弦脉宽调制技术是使用恒定开关频率。该错误信号，通过比较获得的测量系统的电压和参考电压输入到一个比例积分（皮）控制器，它产生的角度决定必要的相移之间的输出电压的控制和交流端子电压。这个角度是总结与相位角平衡电压，假设同样间隔120度，生产所需的同步信号运营所需的脉宽调制发生器。在这个方案中，直流电压保持恒定，使用一个单独的电池电源。[图4]与[图]显示模拟结果获得使用相移控制无功补偿和谐波抑制的一个平衡的变线性负载和非线性负载分别。它是观察到的电流源和电压的相位校正，系统功率因数的情况下的一个线性变化的负荷；而不是完全补偿，实现对非线性负载（电流源的24.34%）。频谱的源电流的非线性负荷，之前和之后的补偿，显示的是[图5]与[图5b]。尽管这一战略是容易实现的，是强有力的和可以提供部分无功功率补偿无谐波抑制，它具有以下主要缺点：该控制器不使用一个自我支持直流母线，因此需要一个非常大的直流电源，预充电的电容器。平衡源供应电压有效值和相位角的假设计算的基本只。无谐波抑制和部分补偿是实现对非线性负载。4.2间接解耦控制这项计划是根据控制方程的先进静止无功补偿器[8]。它需要测量的瞬时值三相电压和电流。[图6]显示的方框图表示的控制方案。该控制方案的基础上改造的三相系统在同步旋转坐标系，利用公园的改造。后来，当纵轴是躺在向量空间的系统电压，其正交分量（五问）为零。这种补偿是通过控制的id和iq。这是一个间接电流控制方法，电流误差补偿是间接地通过电压调制，以便将简单的开环正弦脉宽调制的调制器，使固定开关频率达到。使用定义了瞬时无功理论一个平衡的三相三线制，真正的（规划）和无功功率（问）注入到系统的结构可以表示下的参考框架：当Vq=0，id和iq描述瞬时值的功率和无功功率的结构，，当系统电压保持不变。瞬时三相线电流测量的基础知识转化的转化。瞬时编号参考和瞬时我问参考是通过调节直流电压和交流电压测量的测量，采用比例积分控制器。内循环的DSTATCOM控制器由一个旋转框架电流控制器，如图所示[图6]。该控制器结合开环正弦脉宽调制发生器。三线电流转换的参考帧，然后与提到从外环。调制信号的控制器是由旋转架：当KpI,Kn,Kp2,KQ分别是增益的双电流控制器。在单位功率因数运行的线性非线性负载，正交的参考电流问是零。调制信号和昆士兰大学转化回到美国广播公司的框架。调制信号输出的每一个阶段是与三角载波，这是共同的所有三个阶段。开关逻辑相4一是制定：当Vc是三角载波波形的瞬时值和一个是调制信号的转换。的一个是逻辑开关逆变器腿相应阶段的''。[图七]与[图7]显示了DSTATCOM反应为璴早变和非线性负载。这是观察到的数字，瞬态电流达到一个非常高的价值才达到稳定状态。尽管完全无功补偿及功率因数璫orrection是实现和失真情况下非线性负荷减少到13.21%，显示在[图8]与8[图]，主要利用这一方案是，它包括一个自我支持直流总线和参考价值的直流环节电压低，相比，移相控制，由于该转换器开关压力小。此外，本方案的另一个优势是它的运作与固定开关频率，它提供了一个明确的频谱谐波，负载无关。这个计划的缺点：锁相环给出错误的结果发生扭曲和只适用于三相系统。它需要密集计算，包括璫立法实践的转变，使操作复杂。谐波抑制是显着的成果，但不得低于ieee-519标准。带宽限制是由于使用正弦脉宽调制发生器。在瞬态条件下，电源电流拍摄到一个很高的价值。4.3调节交流母线和直流母线电压三相交流电压和直流电压感应和送入双控制器，它的产出决定的振幅反应和积极的电流所产生的结构[22]。[图9]显示块图的实施方案。乘这些振幅与相位和正交电压单位向量产生各自的组件的参考电流。当应用算法的功率因数校正和谐波消除，正交分量的参考电流是零。这些参考电流和感应电流送入滞环控制器，这是用于跟踪控制。这种滞后控制器增加了一个滞环+/−小时左右计算参考电流。当Isa＞(isa_ref+h),逆变器的腿上的开关璫相应阶段的上和下开关关闭。当Isa＞(isa_ref+h),逆变器的腿上的开关璫相应阶段的关闭和较低的开关，在。跟踪变得更好如果滞后带璶arrower，但开关频率增加，从而增加了开关损耗。因此，选择滞带应该是一个璫ompromise之间的跟踪误差和逆变器损耗[23]。这种方法的电流跟踪控制是简单和鲁棒性和具有自动限流特性。这种补偿方案是多功能，还可以有效地用于负载不平衡、抑制谐波，除了功率因数校正和动态电压调节。模拟结果显示在上述控制方案[图10]与[图10b]。过渡期很短，完全无功补偿及功率因数校正实现对线性/非线性负载。在非线性负载，失真的来源目前为2.01%，远低于ieee-519标准谐波抑制。频谱的负载电流，补偿前后，显示的是11[图]与11[图]。这个计划的优势是：推导开关信号采用滞环控制器，这是强有力的和简单的，具有快速的动态响应和自动限流能力。该算法是灵活的，可以很容易地修改为改善电压调节，抑制谐波，负载平衡。固有财产提供自我配套直流总线不需要复杂的abc_dqo变换。失真情况下非线性负荷远低于ieee-519标准限值。5、结论本文介绍的比较研究的三个璫控制策略用于控制结构，其相对优点和缺点。控制计划描述的帮助下，仿真结果，在线性和非线性负载。仿真结果表明适宜的交流/直流母线电压调节的谐波抑制和无功补偿。比较三种控制策略是显示在[1]。它也可以得出结论认为，虽然在概念上类似于STATCOM在传输层，一个DSTATCOM的控制方案应该是这样的，除了完整的无功补偿，功率因数校正和电压调节的谐波也检查，以达到改善电能质量水平在分配结束。