电能质量控制装置

电能质量控制装置 1 引言 20 世纪 80 年代以来, 随着高压、 大功率电力半导体器件的不断更新和发展， 功率变换技术的日呈完善,非线性电力电子器件和装置在现代社会中得到了广泛 应用。 电力电子装置的广泛使用，一方面使得系统的自动化程度不断提高，系统 的可靠性逐步改善，给电力系统自动化带来了很大的变革，另一方面， 电力电子 技术的发展同时也给电力系统带来许多不稳定因素, 致使电网中电能质量日益亚 化，电力系统的污染日趋严重。 面对我国目前电网结构落弱和答配电技术手段、自动化水平低的现状，研究 电网谐波治理和无功补偿新技术及新装备, 具有十分重要的理论和现实意义。如 何消除谱波污染并提高功率因数，从而提高电能质量,已成为给配电技术中最为 过切的问题之一。 为了保证电能质基， 改善电能质量的措施，一方面要加强输电系统的答送能 力和运行安全竹， 保证对配电系统的供电可对性，另一方面应抑制或消除各种二 扰对电能质量的污染。其中研究较多的是基于电力电子的技术 FACTS 和 DEFACTS 技术。 2 FACTS 和DFACTS 技术 秒性交流输电系统 (FACTS) 也称灵活交流输电系统，它是综合电力电子技 术、微处理和微电子技术、通信技术和控制技术而形成的用于控制交流输电的新 技术。FACTS 的主要内容是应用电力电子技术的最新发展成就以及现代控制技 术实现对交流输电参数以及网络结构的快速灵活控制, 以期实现输送功率的合理 分配、降低功率损耗和发电成本，并大幅度地提高系统的稳定性、可靠性。 目前主要的 FACTS 装填有晶间管控制的串联投切电容器 TSSC)、品闻管 控制串联电容器(CTCSC)、静止同步补偿器CSTATCOM)、统一漳流控制器(UPFC) 等。其中串联补偿装置《如 TSSC、TCSC) 能使输电线路的阻抗变小，从而相 当于缩短了输电线路的长度，因此是提高系统答送容量和暂态稳定性的重要手 段，而并联补偿装置(如 STATCOM) 通过与系统进行无功功率交换，以维持线 路电压恒定，因此是抑制系统电压波动、办变、 不对称和提高系统稳定性的有力  工具。UPFC 则综合了串、并联补偿的功能，能对线路电压、阻抗、相位进行控 制，从而实现控制潮流、阻尼振功、提高系统稳定性等多种功能。配电系统柔性 输电〈〔DFACTS) 技术是 FACTS 技术在配电系统中的扩展。DFACTS 装加具有 更快的响应特性，是解决电能质量问题的有效工具。目前主要的 DFACTS 装置 包括有源滤波器(APF)，动态电压恢复器(DVR)，配电静止同步补偿器 《DSTATCOM)，固态切换开关(SSTS)等。其中 APF 是补偿谐波的有效工具; 而 DVR 通过自身的储能单元，能够在毫秒级内向系统注入正常电压与故障电压之 差，因此是抑制电压跌落的有效装置。 本文对 DFACTS 中的有源滤波器和 FACTS 中静止无功补偿器进行介绍。 3 有源滤波器 有源电力滤波器的思想在 20 世纪 70 年代就被提出，然而在 70 年代由于缺 少大功率可关断器件， 有源电力滤波器除了少数的实验室研究外, 几乎没有任何 进展。进入 80 年代以后，随着电力电子技术的飞速发展，新型电力半导体器件 的出现，电力电子器件的导通容量、开关天率特性大大提高，PWM 控制技术日 荔成熟。 尤其是 1983 年日本的 H.Akagi 等人提出了三相电路朋时无功功率理论， 以该理论为基础的谐波和无功电流检测方法在三相有源电力江波器中得到了成 功的应用，极大地促进了有源电力滤波器的发展- 目前，有源滤波器的谐波电流检测方法主要有 p-q 算法，d-q 算法，p-qr算 法及矢量理论算法等基于瞬时无功功率理论的算法。但这些算法有不足之处, 仍 需改进。例如 p-q 算法不考虑电源电压的谐波和不平衡分量，只适用于电压为三 相正弦对称的系统，d-q 算法在电源电压非正弦对称时，不能保证补偿前后有功 功率不变， p-q-r 算法不考虑谐波和不平衡分基引起的功率，无法用于不对称非 正弦系统, 矢量理论算法在电源电压含有谐波成分时,不能保证电源侧电流为三 相正弦对称- 有源电力涉波器系统由两部分组成, 即指令电流运算电路和补偿电流发生电 路。 其中,补偿电流发生电路由电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路三部分组 成。指令电流运算电路的核心是检测出待补偿对象电流中的谱波分呈, 补偿电流 发生电路的作用是根据指令电流运算电路得出补偿电流的参考信号, 产生实际的 补偿电流。主电路一般采用 PWM 变流