[發(fā)明專利]一種不平衡電網(wǎng)下LC耦合型SVG的參數(shù)設(shè)計方法及其控制方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711085882.6
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN107611991B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周冠東;陳躍輝;羅培;嚴(yán)文交;黃強
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)湖南省電力有限公司;湖南華大紫光科技股份有限公司;湘潭大學(xué)
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/26
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 龔燕妮

本發(fā)明公開了一種不平衡電網(wǎng)下LC耦合型SVG的參數(shù)設(shè)計方法及其控制方法和系統(tǒng)，所述參數(shù)設(shè)計方法使得直流側(cè)所需電壓最小時，補償不平衡電網(wǎng)中無功和負(fù)序電流；應(yīng)用該方法確定的LC耦合型SVG電路用于補償容性無功時，VSC逆變輸出的電壓要比電網(wǎng)電壓小，從而大大降低了直流側(cè)電容電壓，減小了功率和開關(guān)損耗，降低了成本；所述控制方法基于改進廣義積分器(SOGI)的補償參考電流檢測和準(zhǔn)比例諧振(QPR)控制相結(jié)合的不平衡控制策略，通過直接在αβ坐標(biāo)系下采用QPR控制對補償參考電流進行跟蹤控制，整個控制環(huán)節(jié)十分簡單，并且可以消除控制過程中的延時與誤差。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電網(wǎng)控制領(lǐng)域，特別涉及一種不平衡電網(wǎng)下LC耦合型SVG的參數(shù)設(shè)計方法及其控制方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前配電網(wǎng)主要面臨系統(tǒng)功率因數(shù)低和三相不平衡等電能質(zhì)量問題。系統(tǒng)功率因數(shù)低是由于無功電流過大引起的，這會增加設(shè)備和線路損耗，降低輸電和變電設(shè)備的利用率，從而增加運行成本；而三相不平衡會產(chǎn)生負(fù)序電流，負(fù)序電流會在發(fā)電機和變壓器內(nèi)部引起附加熱損耗，還會引起繼電保護及自動裝置誤動作。上述問題已經(jīng)越來越嚴(yán)重地影響了配電網(wǎng)和用電設(shè)備的安全、穩(wěn)定運行。

為了能解決上述問題，1986年，著名的電力系統(tǒng)專家N.GHingorani博士提出了柔性交流輸電技術(shù)(flexible AC transmission system，F(xiàn)ACTS)。靜止無功發(fā)生器(SVG)是其中一種非常重要的設(shè)備，其具有自適應(yīng)能力強，動作響應(yīng)速度快，補償效果好等特點，能夠綜合解決電網(wǎng)中無功功率和三相不平衡等電能質(zhì)量問題，已成為改善配電網(wǎng)電能質(zhì)量方面的研究熱點。但是傳統(tǒng)的SVG并網(wǎng)支路通常由一個串聯(lián)電抗器構(gòu)成，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的直流側(cè)電容電壓較大，一般是電網(wǎng)線電壓的2倍左右，使得VSC輸出的視在功率較高，從而相應(yīng)的增加了補償裝置成本和開關(guān)損耗，影響其推廣應(yīng)用。

中國專利200710196710.6提供了一種通過容性阻抗連接的靜態(tài)同步無功補償裝置，包括基于全控型電力電子器件的電壓型逆變器、連接逆變器和電力系統(tǒng)的容性阻抗、以及控制裝置，所述容性阻抗包括一個為了補償無功而設(shè)定的電容和一個為了抑制電流波動而加的電感。由于采用容性阻抗連接，逆變器直流部分的電壓大大降低，減小了無功補償?shù)某杀竞烷_關(guān)損耗。并提供了一種通過容性阻抗連接的靜態(tài)同步無功補償控制方法，包括如下步驟：首先，計算三相的瞬時無功；然后，再由瞬時無功計算出每相需要的無功補償電流；之后，根據(jù)補償電流的基頻有效值和容性阻抗計算逆變器補償基頻無功所需輸出的基波電壓，動態(tài)補償無功。該方法的實現(xiàn)首先需要根據(jù)準(zhǔn)備安裝STATCOM的地點所需的平均無功補償容量，確定連接STATCOM和電力系統(tǒng)的容性阻抗。

中國專利201410024703.8提供了一種靜止同步補償電路，包括靜止同步補償器，靜止同步補償器輸出端串接電容后接入配電系統(tǒng)，這種拓?fù)淇梢越档挽o止同步補償器的直流側(cè)電壓，從而降低補償器對電力電子器件耐壓水平的要求。還提供了一種基于該靜止同步補償電路的解耦控制方法，實現(xiàn)與上述主電路拓?fù)鋵?yīng)的恒直流電壓解耦控制。

然而上述現(xiàn)有技術(shù)仍然存在以下缺點：

1.傳統(tǒng)的SVG能夠綜合解決電網(wǎng)中無功功率和三相不平衡等電能質(zhì)量問題，但這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在補償容性無功時，VSC逆變輸出的電壓要比電網(wǎng)電壓大，導(dǎo)致直流側(cè)電容電壓較大，一般是電網(wǎng)電壓的2倍左右，從而使得VSC輸出的視在功率較高，相應(yīng)的增加了補償裝置成本和開關(guān)損耗，影響其推廣應(yīng)用。

2.LC耦合型SVG能有效地降低直流側(cè)電容電壓，但目前大多是應(yīng)用于平衡系統(tǒng)，僅僅補償無功功率，此時并網(wǎng)支路上串聯(lián)LC參數(shù)的設(shè)計一般是根據(jù)所需補償無功容量來設(shè)計的，該LC參數(shù)設(shè)計方法并不適用于不平衡系統(tǒng)中無功和負(fù)序綜合補償?shù)那闆r，且不能使得直流側(cè)電壓最小。

3.目前針對LC耦合型SVG系統(tǒng)所提出的控制策略，只是包含了無功功率補償和直流電壓穩(wěn)定的平衡控制，并不能補償不平衡系統(tǒng)中的負(fù)序電流，缺少一種對應(yīng)的不平衡控制策略。

發(fā)明內(nèi)容