论文题目：高压配电网混合无功补偿系统控制方法的应用研究
摘要：随着社会生产、科技水平的持续发展,大量配电变压器、重型工业用电设备、异步电动机接入电网,这些设备在工作的过程中产生了大量无功需求,给传统配电网电能质量造成了很大的影响,因此,需要有大量的自动调整的无功补偿装置来进行电能质量的改善。本课题通过研究TSC+STATCOM混合无功补偿系统,针对传统单一无功补偿装置的不足之处进行优化,发挥TSC和STATCOM各自的性能优势,用TSC补偿大比例的、静态的无功,用STATCOM补偿小比例的、动态的无功,并通过优化控制方法和检测方法,使混合无功补偿系统能够更好地对高压配电网的电能质量进行改善。本课题介绍了混合无功补偿系统各子系统的工作原理,并研究了基于专家决策系统的混合无功补偿装置投切策略;通过改进基于无功功率的ip-iq检测法,对谐波电流进行检测;阐述了TSC的“K+1”不等容量分组投切策略、基于模糊控制理论的改进PI控制的STATCOM控制器参数优化方法、MMC-STATCOM子模块电容电压平衡与能量控制策略;并通过加入前馈控制,提升混合无功补偿系统的响应速度。在Matlab/simulink平台上搭建高压配电网下的混合无功补偿系统,模拟加入阻感性负载和谐波负载情况下配电网中电压电流的变化情况,通过实验分析验证混合无功补偿系统的投切策略的正确性,改进的模糊PI控制以及基于无功功率的改进的ip-iq检测法的有效性,证明了该混合无功补偿系统控制方法在无功补偿以及提高电能质量时的可行性以及优秀效能。
关键词：混合无功补偿;谐波检测;电能质量;控制方法
学科专业：电气工程（专业学位）
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 无功补偿设备分类与发展现状
1.3 国内外混合无功补偿系统研究现状
1.4 论文研究内容与意义
1.5 论文章节安排
2 混合无功补偿系统原理及结构
2.1 晶闸管投切电容器的结构及原理
2.1.1 TSC的结构组成
2.1.2 TSC投切时刻以及零电压投入技术
2.1.3 TSC接线方式
2.2 静止同步补偿器的结构及原理
2.2.1 STATCOM的结构
2.2.2 STATCOM 的基本原理
2.2.3 STATCOM输出电压的控制模式
2.2.4 STATCOM的数学模型
2.3 混合无功补偿系统结构及原理
2.4 本章小结
3 混合无功补偿系统谐波检测方法的研究
3.1 检测原理
3.1.1 自适应检测法
3.1.2 基于频域分析的快速傅里叶变换检测法
3.2 基于瞬时无功理论的无功检测方法
3.2.1 基于瞬时无功功率的P-Q分解法的模型研究
3.2.2 基于瞬时无功功率的i_p-i_q检测法的模型研究
3.2.3 检测方法的对比与选择
3.3 基于瞬时无功功率的i_p-i_q检测法的改进
3.3.1 均值滤波原理
3.3.2 正序基波电压正余弦信号计算
3.4 电流的直接控制与间接控制
3.4.1 电流的直接控制
3.4.2 电流的间接控制
3.5 本章小结
4 混合无功补偿系统及其子系统协调控制策略
4.1 TSC+STATCOM混合系统的集中控制策略
4.1.1 基于专家决策的系统控制策略
4.1.2 内环无功电流分配规则
4.1.3 TSC与 STATCOM容量配比
4.2 TSC投切策略
4.2.2 TSC的等容量分组
4.2.3 TSC的不等容量分组
4.3 基于MMC的 STATCOM运行机理及控制策略
4.3.1 MMC-STATCOM的拓扑结构
4.3.2 子模块的调制策略
4.3.3 MMC的充电储能元件
4.3.4 MMC的工作原理
4.3.5 MMC数学模型的建立
4.3.6 MMC子模块电容电压平衡与能量控制策略
4.3.7 调制策略
4.3.8 电容电压平衡综合控制策略
4.4 本章小结
5 混合无功补偿系统模型搭建与实验仿真
5.1 仿真模型的搭建与参数设定
5.1.1 电源参数配置
5.1.2 负荷参数配置
5.1.3 其他参数配置
5.2 混合无功补偿系统的整体设计与验证
5.2.1 基于专家决策的内环无功电流协调分配单元设计
5.2.2 基于MMC的静止同步补偿器内部设计
5.2.3 晶闸管投切电容器内部设计
5.2.4 基于专家决策的内环电流分配规则仿真验证
5.2.5 无功电流前馈控制仿真验证
5.3 基于模糊控制理论的STATCOM控制器参数优化
5.3.1 积分参数与比例参数的自整定规则设计与改进
5.3.2 基于模糊规则的改进PI控制仿真验证
5.4 混合无功补偿系统补偿能力仿真验证
5.5 电容电压平衡仿真验证
5.6 混合无功补偿系统谐波补偿能力仿真验证
5.7 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献