[發明專利]無諧波及無功檢測的配電靜止同步補償控制方法

有效

• 申請號: 201210261157.0
• 申請日: 2012-07-26
• 公開（公告）號: CN102820659A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 劉驥;孫長坡;黃玲;徐在德;黃磊;李秀婧;劉漢源;聶輝
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/01
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所 23118
• 代理人: 陳曉光

技術領域：

????本發明涉及一種無諧波及無功檢測的配電靜止同步補償控制方法。

背景技術：

一般的配電靜止同步補償器需要檢測無功與諧波電流，導致電流互感器較多，檢測計算量大，計算累積誤差大，延時較大。

隨著現代工業的迅速發展，配電網中各種電力電子設備不斷增多，許多用電負荷較大的企業，負荷呈非線性和沖擊性，引發了諸多電能質量問題，如三相不平衡、電壓閃變和波動、低功率因數和諧波問題等，其中尤以諧波和無功問題最為嚴重，因此必須采用濾波與無功補償裝置對上述電能質量問題加以治理。傳統的配電網無功補償采用晶閘管投切電容器（Thyristor?Switched?Capacitor，TSC）裝置，諧波治理采用無源電力濾波器（Passive?Power?Filter，PPF）。但在實際應用時，由于無功與非線性負荷幅值可能隨時快速變化，因此上述傳統補償裝置由于響應速度慢、補償效果差、易引起諧振等，已經不能滿足要求。

近年來一種消除動態諧波和進行無功補償的理想電力電子裝置——配電靜止同步補償器（Distribution?Static?Synchronous?Compensator，DSTATCOM）應運而生，基本原理是檢測出補償對象中的諧波及無功分量，然后將其反相產生補償指令電流，通過脈沖寬度調制（Pulse-Width?Modulation，PWM）控制電力電子開關絕緣柵雙極型晶體管（Insulated?Gate?Bipolar?Transistor，IGBT），產生大小相等、相位相反的補償量注入配電網，與諧波和無功電流進行疊加，消除諧波電流，補償無功功率，這一技術有著廣闊的發展前景。

配電靜止同步補償器通常由控制器與三相電力電子變流器兩部分組成，其核心技術是控制器的設計。一般控制器由指令運算電路和補償電路兩大部分組成。指令運算電路是檢測出補償對象中的諧波及無功分量，然后將其反相產生補償指令電流；補償電路是根據指令運算電路得出的補償指令信號，控制變流器產生補償電流。

傳統的指令運算電路諧波與無功檢測方法已經有多種，主要有提取基波分量法、快速傅里葉變換（Fast?Fourier?Transform，FFT）法、瞬時無功功率理論算法、自適應檢測法。提取基波分量法原理比較簡單，就是從補償對象中提取基波分量，然后從原信號中減去基波量，就是需補償的量，但由于易受元件參數影響，已很少應用。FFT法其基本原理將采樣一個周期的被檢測對象中的電流信號用FFT法分解，得出各次諧波的表達式。FFT快速算法能快速計算出被測對象中的各次諧波，但缺點是需一個電源周期的時間來采樣，因而有延時。自適應檢測法是基于自適應干擾抵消原理，用檢測到的負載電流減去基波有功電流分量，得到需補償的諧波及無功電流指令值。此法的優點是不受電網電壓影響，缺點是動態響應速度慢。基于瞬時無功功率理論的算法當只檢測無功時，沒有延時；但是當檢測諧波時，因采用不同的低通濾波器會有延時。

上述檢測無功與諧波的檢測算法的共同問題在于：需要檢測的電流互感器較多；檢測計算量較大，計算公式較多，計算累積誤差大；算法中存在低通濾波器環節，延時較大；采用模擬電路時電路實現復雜，采用數字信號處理器（Digital?Signal?Processor，DSP）計算時需要占用較大的程序量與較長的控制時間。

以往的配電靜止同步補償器的控制方式需要電源或負載側、補償側的六個電流互感器及三個電壓互感器，而根據三相系統能量交換原理，瞬時無功功率不會引起直流側與交流側間的能量交換。如果不考慮器件的損耗，則直流側瞬時有功功率全部來自交流側，從而直流側與交流側的能量交換取決于瞬時有功功率的大小。

發明內容：

本發明的目的是提供一種是通過直流側電容電壓設定值與反饋值的差值，經過比例積分（Proportional?Integral，比例積分）調節得到系統基波有功分量，然后與電網源側電流相減，得到需要補償的諧波及無功電流。此種檢測法實時性較好，需要檢測的量少，控制器設計大為簡化，是一種無諧波及無功檢測的配電靜止同步補償控制方法。

上述的目的通過以下的技術方案實現：