一種基于dstatcom拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種基于DSTATCOM拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的控制裝置，屬于電網(wǎng)控制技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展的需要，大容量高壓遠(yuǎn)距離輸電已經(jīng)成為一種工程需求， 而電能的遠(yuǎn)距離傳輸必然帶來(lái)很多問(wèn)題，例如損耗、電能質(zhì)量等一系列問(wèn)題。目前，現(xiàn)代電 力電子技術(shù)已運(yùn)用到大容量高壓柔性直流輸電化VDC)W及靈活柔性交流輸電(FACTS)等領(lǐng) 域，非線性的電力電子器件給電力系統(tǒng)注入了諧波和無(wú)功。由瞬時(shí)無(wú)功功率理論可知，不同 頻率的諧波電壓電流產(chǎn)生的功率為廣義無(wú)功功率，所W，電力電子技術(shù)的應(yīng)用降低了電力 系統(tǒng)的功率因數(shù)，隨著各種電能質(zhì)量敏感性負(fù)荷的大量應(yīng)用，電力用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求 也日益提高。而一般的治理諧波的補(bǔ)償裝置的主電路通常是由電力電子器件構(gòu)成的換流 器，從電氣節(jié)能的角度，運(yùn)些換流器是需要消耗能量的（諧波的消耗相比于基波分量更大）， 然而從整個(gè)配電網(wǎng)的全局角度，它的補(bǔ)償使得整個(gè)配電網(wǎng)的所有部分都實(shí)現(xiàn)了電氣節(jié)能， 所W從整體上它是可W實(shí)現(xiàn)電氣節(jié)能的。在配電網(wǎng)中，將中小容量的靜止無(wú)功同步補(bǔ)償器 安裝在某些特殊負(fù)荷(如電弧爐)附近，可W顯著地改善負(fù)荷與公共電網(wǎng)連接點(diǎn)處的電能質(zhì) 量，例如提高功率因數(shù)、克服Ξ相不平衡、消除電壓閃變、治理諧波污染等等。運(yùn)種在配電網(wǎng) 中用來(lái)提高電能質(zhì)量的靜止無(wú)功同步補(bǔ)償器一般稱為配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器。
[0003] 諧波電流產(chǎn)生的無(wú)功是一種廣義上的無(wú)功功率，有源電力濾波器和靜止同步補(bǔ)償 器并無(wú)本質(zhì)上的區(qū)別，它們的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制策略大致相同，只是控制電路略有不同W及 電感電容值的選取不盡相同。然而，無(wú)功功率對(duì)電力系統(tǒng)存在一定的影響和擾動(dòng)：
[0004] -是設(shè)備容量增加。無(wú)功功率的增加，會(huì)增大輸電線路中總電流，從而增加了電力 變壓器、發(fā)電機(jī)、輸電線及其它電氣設(shè)備的容量，增大了用戶的控制設(shè)備、啟動(dòng)設(shè)備的規(guī)格 和尺寸，增加了整個(gè)系統(tǒng)的成本；
[000引二是增加設(shè)備及線路損耗。無(wú)功功率的增加會(huì)增大輸電線路中總電流，從而增加 了用電設(shè)備和輸電線路的損耗；
[0006] Ξ是增大變壓器及線路的電壓降。無(wú)功功率的增加，會(huì)增大電力系統(tǒng)中的電壓損 耗，從而引起電壓的波動(dòng)。在電網(wǎng)中，有功功率主要影響系統(tǒng)的頻率，無(wú)功功率主要影響系 統(tǒng)的電壓。如果負(fù)載是劇烈變化的，會(huì)破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使電網(wǎng)電壓產(chǎn)生劇烈的波動(dòng)，甚 至?xí)l(fā)生嚴(yán)重地電力事故；
[0007] 四是如果系統(tǒng)供給的無(wú)功功率不足，會(huì)使用戶端供電電壓下降，如果供給的無(wú)功 功率過(guò)剩，會(huì)使用戶端供電電壓升高，影響工業(yè)生產(chǎn)和人民的正常生活。
[0008] 由于一些沖擊性負(fù)荷在配電網(wǎng)中應(yīng)用的不斷增加，配電網(wǎng)無(wú)功功率愈來(lái)愈呈現(xiàn)波 動(dòng)快、波動(dòng)較大、波動(dòng)頻繁等特征，需要進(jìn)行快速、動(dòng)態(tài)的無(wú)功功率補(bǔ)償。傳統(tǒng)的固定電容器 無(wú)功補(bǔ)償方式，雖然成本低廉，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但不能滿足動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償要求。靜止無(wú)功補(bǔ) 償裝置(SVC)，能夠治理動(dòng)態(tài)無(wú)功功率，但其運(yùn)行易受電網(wǎng)電壓等系統(tǒng)環(huán)境的影響，工作過(guò) 程中自身會(huì)產(chǎn)生一定諧波，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度較慢，可能引發(fā)諧振且靈活性不高。配電網(wǎng)靜止同 步補(bǔ)償(DSTATCOM)，能夠快速的補(bǔ)償電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功功率，其動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，運(yùn)行可靠性 高，對(duì)電網(wǎng)無(wú)污染，方便靈活，基于運(yùn)些優(yōu)點(diǎn)，DSTATCOM正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。同時(shí)， DSTATCOM技術(shù)是解決非線性、不平衡和沖擊性負(fù)荷所帶來(lái)的電能質(zhì)量問(wèn)題W及增加配電網(wǎng) 輸送能力，提高動(dòng)態(tài)穩(wěn)定極限和增強(qiáng)電網(wǎng)阻尼的有效手段。因此，深入研究DSTATCOM裝置的 實(shí)現(xiàn)對(duì)提高配電網(wǎng)電能質(zhì)量具有十分重要的作用。
[0009] 另外，IGBT作為大功率全控型電力電子器件，優(yōu)點(diǎn)是器件可控制導(dǎo)通也可控制關(guān) 斷，采用PWM技術(shù)避免了晶閩管換流的位移因數(shù)和基波因數(shù)的過(guò)低（由于出發(fā)角可控，所W 輸出電壓波形會(huì)失真，不是標(biāo)準(zhǔn)正弦波，經(jīng)傅立葉分解，里面含低頻諧波分量，諧波分量的 幅值與觸發(fā)角有關(guān))而導(dǎo)致低功率因數(shù)運(yùn)行，僅僅產(chǎn)生開(kāi)關(guān)頻率附近及其整數(shù)倍的高頻諧 波分量，只需小容量濾波器即可濾除。IGBT的劣勢(shì)是相比于晶閩管，相同造價(jià)的器件通流能 力較差，耐壓值相對(duì)較低，而且在實(shí)現(xiàn)相同的容量電能傳輸和變換時(shí)，器件的通態(tài)損耗較 大，并且還存在開(kāi)關(guān)損耗(與開(kāi)關(guān)頻率近似線性關(guān)系）。由于器件本身的非線性帶來(lái)的損耗 只有通過(guò)改變內(nèi)部PN結(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而采用先進(jìn)的控制技術(shù)可W帶來(lái)更好的諧波特性和更低的 損耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本實(shí)用新型提供一種基于DSTATCOM拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的控制裝置，該裝置能夠減少了電網(wǎng) 系統(tǒng)的無(wú)功和諧波電流含量，大大降低了配電網(wǎng)電氣損耗，實(shí)現(xiàn)了電氣節(jié)能，并且提高了電 網(wǎng)的電能質(zhì)量。
[0011] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案:一種基于DSTATCOM拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的控制裝置，包括Ξ相全橋 電壓源型變換器，所述的Ξ相全橋電壓源型變換器的每個(gè)相單元由上下兩個(gè)橋臂組成，每 個(gè)橋臂由3個(gè)子模塊級(jí)聯(lián)，每個(gè)子模塊由兩個(gè)IGBT，兩個(gè)反并聯(lián)二極管和一個(gè)分散電容組 成，同時(shí)在Ξ相全橋電壓源型變換器的直流側(cè)連接有集中電容，其交流側(cè)與連接電感連接， 設(shè)置在Ξ相全橋電壓源型變換器上的電壓傳感器和電流傳感器分別與DSP控制器上的AD采 樣電路連接，DSP控制器與觸摸屏進(jìn)行通信，同時(shí)DSP控制器通過(guò)化L鎖相環(huán)采集Ξ相全橋電 壓源型變換器的A相交流側(cè)電壓初相位。
[0012] 進(jìn)一步，每個(gè)橋臂通過(guò)驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路與DSP控制器進(jìn)行通信連接。
[0013] 由于采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了對(duì)DSTATCOM 直流側(cè)電壓的平衡控制，確保DSTATCOM的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，同時(shí)通過(guò)Ξ角載波移相SPWM調(diào)制， W較低的器件開(kāi)關(guān)頻率實(shí)現(xiàn)較高的等效開(kāi)關(guān)頻率，降低了整個(gè)裝置的功率損耗，提高了效 率，實(shí)現(xiàn)了電氣節(jié)能，且大幅度消除了諧波。另外，本實(shí)用新型的控制電路采用電壓外環(huán)PI 控制和電流內(nèi)環(huán)無(wú)差拍的控制策略，保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近于1。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本通過(guò)DSTATCOM減少了系統(tǒng)的無(wú)功和諧波電流含量，大大降低了配電網(wǎng)電 氣損耗，實(shí)現(xiàn)了電氣節(jié)能，并且提高了電網(wǎng)的電能質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1為DSTATCOM拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的示意圖；
[0015] 圖2為DSTATCOM拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與控制電路連接時(shí)的示意圖；
[0016]圖3為有DSTATCOM補(bǔ)償時(shí)的電壓矢量圖；
[00Π ]圖4控審巧法與調(diào)審賺略的原理圖；
[0018] 圖5為系統(tǒng)軟件主程序流程圖；
[0019] 圖6為檢測(cè)及控制框圖；
[0020] 圖7為AD7656采樣忍片接口；
[0021] 圖8為電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制模塊程序流程圖；
[0022] 圖9Ξ相雙極性PWM調(diào)制圖；
[0023] 圖10改進(jìn)之前的輸出電流波形；
[0024] 圖11改進(jìn)之前的直流側(cè)電容電壓波形；
[002引圖12改進(jìn)之后的二相基波無(wú)功電流；
[0026] 圖13改進(jìn)后的直流側(cè)電壓。
【具體實(shí)施方