雷竞技网页版研究与评论-国际期刊雷竞技苹果下载

国际电气、电子和仪器工程高级研究杂志

菜单

在线刊号(2278-8875)印刷版(2320-3765)

所有提交的EM系统将被重定向到网上投稿系统．作者被要求将文章直接提交给网上投稿系统各自的日志。

dstatcom不同控制策略的比较研究

T.sukanth1, D.Srinivas2，泽弗里·拉撒路先生3.， k.p itam Satsangi4
  1. Jayaprakash Narayan工程学院EEE系，mahabunagar 509001，印度1、2、3
  2. 印度达亚尔巴格教育学院电子工程系，阿格拉-2821104
有关文章载于Pubmed，谷歌学者

更多相关文章请访问国际电气、电子和仪器工程高级研究杂志

国际电气、电子和仪器工程高级研究杂志

摘要

配电静态补偿器(Distribution Static Compensator, DSTATCOM)是一种校正功率因数、保持配电电压恒定和缓解配电网谐波的重要设备。在许多工业应用中，DSTATCOM对无功功率需求提供非常快速的响应。因此可用于功率因数校正和电压调节。本文讨论了三种不同的DSTATCOM控制策略，并利用PS SIM工具箱在MATLAB/SIMULINK中实现了这三种控制策略，并对结果进行了比较

关键字
DSTATCOM，解耦电流控制，相移控制，滞回控制。

介绍
随着配电端非线性负荷、谐波含量高、功率因数差的增多，采用DSTATCOM进行无功控制越来越受欢迎。这种重要的并联补偿器具有解决配电系统面临的许多电能质量问题的沉浸式潜力。DSTATCOM的性能取决于控制算法，即当前分量的提取。针对DSTATCOM的控制，已经提出了多种控制算法，如相移控制[1,2]、去耦电流控制(p-q理论)[1,2,3]、滞回控制[1,2]。前两种方案已成功实施，用于传输级别的STATCOM控制、无功补偿和电压支持，最近正被纳入控制DSTATCOM。
本文对DSTATCOM的控制算法进行了比较研究。从低信号条件、平衡/非平衡负载和非线性负载下的性能、总谐波失真和多功能性等方面进行了比较。本文简要介绍了各种控制算法的特点及其优缺点，利用MATLAB/SIMULINK环境建立了DSTATCOM的动态模型，对各种控制算法的性能进行了观察和比较。

dstatcom的基本原理
DSTATCOM是一种可控无功电源，它包括一个电压源转换器(VSC)和一个并联的直流链路电容器，能够产生和/或吸收无功功率。它类似于一个理想的同步电机，它在基频上产生一个平衡的三组正弦电压，其幅值和相位角都是可控的。这种理想的机器没有惯性，给出瞬时响应，不改变系统阻抗，并且可以在内部产生无功功率(包括电容性和感性无功功率)。图1显示了一个DSTATCOM的基本结构，如果VSC的输出电压等于交流端电压;系统无无功输出。如果输出电压大于交流端子电压，则DSTATCOM工作在电容模式，反之亦然。无功功率流的数量与两个电压之差成正比。
需要注意的是，在共同耦合点(PCC)的电压调节和功率因数校正不能同时实现[8]。对于用于PCC电压调节的DSTATCOM，补偿应使电源电流引导电源电压，而对于功率因数校正，电源电流应与电源电压相一致。应用本文所研究的控制算法，研究了DSTATCOM的无功补偿和功率因数校正性能。

控制策略
任何薪酬方案的主要目标都是反应快、灵活、易于实施。DSTATCOM控制算法的实现主要有以下几个步骤:
ï ·测量系统电压、电流和信号调理。
ïÂ‑·补偿信号的计算
ï ·开关设备发射角度生成
产生合适的PWM放电是DSTATCOM控制中最重要的部分，对补偿目标、瞬态和稳态性能都有很大的影响。由于DSTATCOM在传输级别上与STATCOM具有许多相同的概念，因此一些控制算法采用了脉冲宽度调制(PWM)开关，而不是基本频率开关(FFS)方法。本文尝试比较下列DSTATCOM无功补偿和功率因数校正方案，基于:
1.相移控制
2.解耦电流控制(p-q理论)
3.磁滞控制
通过数字仿真测试了不同控制方案下DSTATCOM的性能

A.相移控制
在该控制算法中，电压调节是通过测量负载点的有效值电压在DSTATCOM中实现的，不需要测量无功功率[1,2]。实现方案框图如图2所示。
采用正弦脉宽调制技术，操作简单，响应良好。将测量到的系统均方根电压与参考电压进行比较得到的误差信号馈送到PI控制器，由PI控制器产生决定VSC输出电压与交流端子电压之间必要相移的角度。该角度与平衡电源电压的相位角求和，假定在120度处相等间隔，以产生操作PWM发生器所需的所需同步信号。在该算法中，直流电压通过单独的直流电源保持恒定。
源电流与源电压相位差，在平衡波动负载情况下对系统的功率因数进行校正，但在非线性负载情况下无法实现完全补偿，源电流滞后且源电流的THD也很高。
该算法实现简单，鲁棒性好，但存在以下主要缺点:
ï ·假设平衡源供应作为vrm，供应相位角仅在基本面上计算。
ïÂ‑·需要高开关频率来抑制谐波。
ï ·在非线性负载情况下不实现谐波抑制。
B.去耦电流控制(p-q理论)
该算法需要测量三相电压和电流的瞬时值。控制方案框图表示如图4所示。通过控制id和iq来实现补偿[1,2,3]。利用三相三线平衡系统瞬时无功功率理论的定义，使电压的正交分量始终为零，DSTATCOM注入系统的实数(p)和无功功率(q)可以在dq参考系下表示
图像
由于vq=0, id和iq完全描述了系统电压不变时DSTATCOM产生的实功率和无功功率的瞬时值。因此，测量的瞬时三相电流由abc变换为_dqo变换。解耦的d轴分量id和q轴分量iq由两个独立的PI调节器调节。瞬时id基准和瞬时iq基准是由直流电压和被测交流端电压控制得到的。因此，利用四个PI调节器实现瞬时电流跟踪控制。锁相环(PLL)用于使控制环与交流电源同步，以便在abc_to_dqo参考系中工作。
图5为平衡线性负载和非线性负载下的仿真结果，无功补偿和功率因数校正。从图中可以看出，暂态电流在达到稳态之前达到一个很高的值。虽然实现了完全的无功补偿和功率因数校正，但非线性负荷下的THD仍高达21%。该方案的主要优点是采用了自支撑直流母线。该方案的缺点是:
ï ·响应时间较慢，因为使用了四个PI控制器。
ï ·锁相环在电源失真的情况下给出错误的结果，仅适用于三相系统。
ïÂ‑·不适用于单相系统和三相中性系统。
ï ·在非线性负载的情况下不能实现完全的谐波抑制。
ï ·在瞬态条件下，电源电流射向一个非常高的值。
ï ·需要一个更大的滤波器电感来过滤输出转换器电流中的谐波，但它降低了补偿器的无功产生能力。

C.HYSTERISIS控制
该补偿方案具有多种功能，除功率因数校正和动态电压调节外，还能有效地用于负载平衡和谐波抑制。三相交流电源电压和直流链路电压被传感并馈送到两个PI控制器，其输出决定了DSTATCOM产生的参考无功电流和有功电流的幅值。实施方案框图如图6所示。
将这些振幅与同相电压和正交电压单位矢量相乘，得到各自的参考电流分量。在应用该算法进行功率因数校正和谐波消除时，参考电流的正交分量为零。将测量到的正、交轴参考电流和被测线电流相加后输入到无载波滞回控制器进行跟踪控制。转换器开关动作由一个滞回控制器产生，该控制器在计算的参考电流周围增加了一个滞回带+/-h。当Isabc >= Isabc_ref+h时，小腿开关产生脉冲，当Isabc <= Isabc_ref-h时，小腿开关产生脉冲。磁滞带越窄，跟踪效果越好，但开关频率越高，开关损耗越大。因此，磁滞带的选择应该是跟踪误差和逆变器损耗之间的折衷。这种跟踪电流控制方法简单，鲁棒性好，并具有自动限流特性。
上述控制方案的仿真结果如图7(a)和(b)所示，在任何负载类型下，暂态周期都很短，实现了完全的无功补偿和功率因数校正。在非线性负载情况下，源电流的THD为1.13%，远低于IEEE-519谐波抑制标准。
该方案的优点是:
ï ·切换信号的推导是使用一个简单的鲁棒滞回控制器。
ï ·算法很灵活，可以很容易地修改电压调节，谐波抑制和负载平衡。
ï ·非线性负载情况下的THD远远低于IEEE-519标准限制。
ï ·无功功率补偿和功率因数校正实现线性和非线性负载。

结论
本文对用于DSTATCOM控制的三种控制策略进行了比较研究，并分析了各自的优缺点。在线性和非线性载荷下的仿真结果说明了各种控制算法。三种控制算法的比较如表2所示。还可以得出结论，DSTATCOM虽然在传输级别上与STATCOM概念相似，但其控制方案除了完成无功补偿、功率因数校正和电压调节外，还应检查谐波，以提高配电端的电能质量水平。

表格一览
表的图标
表1

数字一览
图1 图2 图3 图4
图1 图2 图3 图4
图5 图6 图7
图5 图6 图7

参考文献
  1. Deepika Masand, Shailendra Jain和Gayatri Agnihotri，“配电静态补偿器的控制算法”，印度国家理工学院电气工程系，印度，IEEE, 2006年7月9-12日。
  2. Bhim Singh和Jitendra Solanki，“负载补偿DSTATCOM控制算法的比较研究”，印度理工学院电气工程系，新德里IEEE, 2006年
  3. Jovitha Jerome & R.Subha，“配电系统电能质量的提高，印度理工学院马德拉斯，12月27-30日。
  4. Bhim Singh“用DSTATCOM提高小型隔离交流发电机馈电配电系统的电能质量”，印度理工学院电气工程系，新德里。
  5. Mahesh K. Mishra学生成员，IEEE, Arindam Ghosh, IEEE高级成员，和Avinash Joshi，“电压控制模式下DSTATCOM的操作”IEEE电力传输学报，第18卷，第1期，2003年1月。
  6. Dinesh Kumar, Rajesh，“非平衡和非线性负载下DSTATCOM的建模、分析和性能”IEEE/PES输配电会议暨展览:亚太地区大连，中国，2005。
  7. N. G. Hingorani, L. Gyugyi《理解事实》;柔性交流输电系统的概念与技术。IEEE出版社，标准出版社分销商。
全球科技峰会