三相平衡系统节电器的研究

论文摘要

随着现代技术的发展，众多电压敏感负荷接入电网，导致电力用户对电能质量的要求不断提高。影响电能质量的因素有很多，在电力系统的各种电能质量问题中，不仅包含三相电压不平衡、电压谐波等稳态电压质量问题，还包含电压暂降、凸起等动态电压质量问题，这些问题的发生概率在众多电压问题中也是最高的。目前，分别有相应的措施对三种电能质量进行改善：三相电压不平衡主要通过由电感、电容串并联组成的平衡化装置改善；电压谐波主要通过无源、有源滤波器滤除；而动态电压恢复器（DVR）则是改善电压暂降最有效的方式。然而在实际电力系统运行中，这三种电能质量问题并不单一出现，因此，设计一种能同时抑制三种电能问题，提高用户电能质量的设备应运而生。本文分析借鉴动态电压恢复器DVR的工作原理和不同的主电路拓扑结构，并研究了几种不同的检测方法和补偿策略，提出三相平衡系统节电器的概念，设计一款由直流储能、三个单相逆变器和无源滤波器组成的主电路拓扑结构，在系统电压出现问题时，能够实时补偿电压，使供给负荷的电能尽可能的三相平衡、无畸变、无暂降，提高用户电能质量，达到节能目的。本文首先分析了三相电压质量的问题、危害和目前国内外的改善措施及其发展现状，提出了能同时抑制三种电能质量问题的三相平衡系统节电器的模型；然后分析借鉴了动态电压恢复器DVR的原理，选择由直流储能、三个单相逆变器和LC无源滤波组成的主电路拓扑，并对其主要参数进行设计；接着论文比较了各种检测算法的优缺点并确定了采用基于瞬时无功功率理论的d-q分解法；再根据具体的要求和装置条件选择补偿策略，对逆变器的控制建立了三相平衡系统节电器单相的等效电路以及数学模型，采用了相应的的控制方法和策略，最后利用MATLAB仿真进一步证明了理论分析的正确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景及其意义
• 1.1.1 三相电压质量主要问题及其危害
• 1.1.2 改善三相电能质量的方法和措施
• 1.1.3 课题的研究意义
• 1.2 电能质量改善技术的研究现状
• 1.2.1 电能质量标准
• 1.2.2 电能质量改善技术的研究现状
• 1.3 本文主要工作
• 1.4 本章小结
• 第二章 三相平衡系统节电器的工作原理和基本结构
• 2.1 动态电压恢复器的基本结构与工作原理
• 2.2 三相平衡系统节电器结构及其工作原理
• 2.3 三相平衡系统节电器组成部分的设计
• 2.3.1 直流储能装置
• 2.3.2 逆变器单元
• 2.3.3 LC 滤波器
• 2.3.4 串联变压器
• 2.3.5 主电路参数的设定
• 2.4 本章小结
• 第三章 三相平衡系统节电器的检测策略
• 3.1 三相平衡系统节电器的分析与检测
• 3.2 检测方法
• 3.3 本章小结
• 第四章 三相平衡系统节电器的补偿策略
• 4.1 完全补偿策略
• 4.2 同相补偿策略
• 4.3 最小能量补偿算法
• 4.4 优化补偿方法的实现
• 4.5 本章小结
• 第五章 三相平衡系统节电器的控制策略
• 5.1 逆变器的几种控制方法
• 5.2 模型的建立
• 5.3 控制策略
• 5.3.1 控制策略的种类。
• 5.3.2 开环控制
• 5.3.3 反馈控制
• 5.3.4 修正后的前馈加反馈控制
• 5.4 本章小结
• 第六章 三相平衡系统节电器的算法仿真与结果分析
• 6.1 检测策略仿真与结果分析
• 6.2 补偿策略仿真与结果分析
• 6.3 控制策略仿真与结果分析
• 6.4 系统仿真与结果分析
• 6.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件