综合电能质量控制器电压跌落补偿控制探究

《综合电能质量控制器电压跌落补偿控制探究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、综合电能质量控制器电压跌落补偿控制探=1摘要：高新技术的发展使复杂和精密的电子设备在人们的生产、生活中得到广泛的应用，从而人们也开始关注于影响这些设备正常运行的电能质量。本文针对这一问题，研究了对改善电能质量有显著作用的综合电能质量控制器。关键词：电能；质量控制器；电压中图分类号：R363.1+24文献标识码：A1前言随着现代工业技术的发展，电力负荷的种类越来越多，特别是非线性、冲击性负荷在容量上、数量上日益增大，使公用电网中的各种干扰成分不断增加，电能质量日益恶化。同时，现代工业的发展也对电能质量提出了越来越

2、高的要求。目前工业中大量使用变频调速装置、精密加工工具、计算机信息系统等先进设备这些设备对电源的波动和干扰十分敏感，任何供电质量的恶化都将影响这些设备正常工作,对生产过程和产品质量造成危害。由此可见，一方面是大量的非线性、冲击性负荷的应用对电网的电气环境产生了越来越严重的污染，另一方面是用电设备对电能质量提出了更加严格的要求，这就使供电和用电之间产生了矛盾。如何解决这个矛盾，提高电能质量，是供、用电双方的共同愿望，也成为了电力行业的重要课题。1.1电能质量定义研究电能质量的目的是为了优质供电，目前人们对电能质量

3、的认识角度不同，电能质量还没有一个完全统一的定义。供电方把电能质量看成电压偏差和频率偏差的合格率，并且用统计数字来说明电力系统电能99%或者更高是符合质量要求的；而电力用户则认为合格的电能质量就是指电源特性能完全满足电气设备正工作的需要，但实际上不同企业和不同用电设备对电源特性的要求可能相差甚远伴随着电力市场的形成和发展，电能这种特殊的商品同其它商品一样也要遵循经济规律，最终将面临买方市场。因此，电能质量优劣，电力用户的衡量标准将占主导地位。电能质量的定义：导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率的偏差

4、，其内容包括频率偏差、电压偏差、电波动与闪变、三相不平衡、暂时或瞬态过电压、波形畸变、电压暂降与短时间中断以及供电连续性等。1.2电能质量问题的危害(1)经统计认为电压跌落和电压间断是目前影响最大的电能质量问题，一次很短时的电压跌落或电压间断可以给现代企业造成很大的损失，英国1995年就电能质量问题对容量超过1MW的100家用户做了调查，结果显示在12个月内，69%的用户的生产过程因电能质量问题而受到破坏，83%的事故由电压跌落和瞬时供电中断造成。其它电能质量问题对公用电网和用户的影响也不容忽视，主要包括以下几

5、个方面：a.电压波动会使电动机转速不均匀，危及电机安全运行，影响产品质量。引起照明的闪变，使人的视力疲劳而降低工效。电压波动和闪变还会对数字系统形成干扰，造成误动。a.电网谐波含量的增加，将造成电气设备寿命缩短，甚至损害，网损加大，系统发生谐振的可能性增加，同时可能引起继电保护和自动装置误动，仪表指示和电度计量不准以及通讯受干扰等一系列问题。b.三相电压不平衡将会引起电机附加振动力矩和发热，变压器漏磁增加和局部过热，电网线损增加，干扰通讯以及多种保护和自动装置误动等。(2)电压跌落(VoltageSag)指在短

6、时间内供电系统电压突然下降，且超出正常电压偏差允许值，然后又返回到正常的电压水平的情况［2］。美国IEEE推荐标准中对"VoltageSag”的定义为：“工频电压有效值的下降，其持续时间为10ms〜lmin"电压跌落和瞬时中断是影响用电设备正常、安全运行的最严重的动态电能质量问题。2.系统的电压跌落补偿控制2.1系统的状态模型[18]系统的各个主要参数及物理量如图所示。系统结构、参数和各物理量示意图图中，将装置中变流器的开关元件IGBT及其缓冲、吸收电路用理想开关S1至S6代替，IGBT的导通电阻和连接超导线圈

7、的导线电阻用Rd代替。开关S1至S6的各个不同状态的开关函数(vl,v2,v3)与前面定义相同。装置的主电路中存在三组储能元件，即连接电感、滤波电容和SMES线圈•其状态方程分别为：2.2系统的控制模型在本装置的拓扑结构中，负载电压即为滤波电容上的电压，因此可以利用该滤波电容的状态方程来建立系统的控制模型。针对dq坐标系统中的系统模型，控制目标是负载电压的dq分量，输入为变流器的dq电流分量。系统的dq分量之间存在着耦合，同时电源电流和负载电流相当于干扰信号，对负载电压的控制产生影响。但由于这些交叉耦合量和干扰

8、量均是可测量的，可采用前馈补偿的方法，实现dq分量间的解耦和提高系统的响应速度。前馈补偿的基本思路是：对于变流器输出电流的d轴分量，可以将其看作由四个分量组成，其中三个分量分别为isd.-ild和wCulq,用于补偿上述的干扰量和耦合量，剩余的分量用作对uld的直接控制。类似地，变流器输出电流的q轴分量也同样对应于类似的四个分量。为此，引入一组变量，可得如图所示的系统控制框图。采用前馈