针对电网中三相apf-statcom谐波、不平衡负载及无功(3)

基于电能质量复合控制思想,针对智能配电网中谐波电流、负载不平衡、功率因数较低问题,给出一种谐波、负序及无功电流复合补偿策略,并给出关键参数设计方法。相关APF-STATCOM仿真、实验验证及产品现场运行实测结果验证了复合控制思想及补偿策略正确性及可行性。---智能配电网中三相APF-STATCOM谐波、不平衡负载及无功电流复合控制策略

'i'i'ivvv图3

用d-q变换检测谐波的原理图

Fig.3Theschematicdiagramoftheharmonicsdetectingmethodbasedond-qrotatingcoordinationtransformation

传统基于p-q瞬时无功功率理论检测谐波电流方法受电压畸变及不对称影响较大，实际场合并不适用[9]。实际场合多采用加入锁相环PLL电路的ip-iq瞬时无功功率理论检测方法，具体如图3所示，相关变换为

2

cos(ωt π) cosωt3

22

Park= sinωt sin(ωt π)

33 11 22

2

cos(ωt+π)

3

2

sin(ωt+π)

3

1

2

(5)

Park 1

cosωt sinωt1

22

= cos(ωt π) sin(ωt π)1 33 22

cos(ωt+π) sin(ωt+π)1 33

'

(6)

提取不含零序分量的电流iL,abc，通过Park变换，将基波分量在d-q-0坐标中变换到0Hz处(或先经αβ变换再经dq变换亦可)，用低通滤波器提取基波正序分量即可[5]。

图2中直流电压调节器输出值生成部分有功电流指令，用于稳定直流母线电压并补偿功率损耗部分。若为提高功率因数，可以同时补偿无功电流，此时基波负序无功电流指令值设定为0。最后用负载电流减去基波电流正序分量，即可得到补偿负载电流中谐波分量和因负载不平衡导致的电流负序分量、零序分量的指令电流量以及无功电流正序分量的指令电流，实现APF-STATCOM功能。3.电流PR谐振控制器设计

由于APF-STATCOM跟踪的电流指令是多种频率正弦量的叠加信号，传统SPWM调制采用PI控制必定存在稳态误差和相位偏移，补偿效果不佳，往往采用电流滞环调制，但变频调制不可避免带来滤波器设计及噪声控制问题[9]。

通过旋转坐标变换可以将正弦信号变为直流信号，从而在新的坐标系下采用PI控制器。但在APF-STATCOM控制领域，必须在多个频率下进行坐标变换，计算复杂，不利于实际应用。近年来，针对正弦信号的提出的PR控制器，在可以避免旋转坐标变换，计算量大大降低的同时，获得与同步坐标系下的PI控制器相同控制效果：能无稳态误差地跟踪特定频率的正弦信号，更重要的是可以对指定频率的谐波进行有选择地补偿。

GPI(s)=kp+GPR(s)=kp+

式中ω0为谐振频率。

ki

s

(7)

kis

2

s2+ω0

(8)

由式(7)可知，对直流系统而言，由于积分环节的存在，0Hz处的增益极高，从而系统可以实现无静差调节；对于交流系统，50Hz及其倍数次谐波，式(7)增益有限，式(8)由于谐振环节的引入，在相应频段有较高的增益。若跟踪的目标为基波ω0值的5次谐波，则有ω0

=2πf0=100πrad/s；若需补偿较高幅

=2π(5f0)=500πrad/s。通常补偿谐波次数最高至20或50次，尤其是幅值较高的奇次谐波。因此有，

GPR(s)=kp+

kis

∑22m=2n 1s+(mω0)

(9)

图4所示为基波及三、五、七次谐波补偿用PR谐振控制器波特图，可以看出在相应频段电流控制器增益较高，有助于减小跟踪误差。