电能质量控制在分布式发电系统中使用并联型有源电力滤波器

Hema.D¹,Bhavana.K²

学生,EEE称,PVPSIT,维杰亚瓦达,印度安得拉邦
Asst.Professor, EEE称,PVPSIT,维杰亚瓦达,印度安得拉邦

文摘

由于电力电子设备的广泛传播在现代电力系统中,谐波干扰的增加在ac电源电流已成为一个主要关注由于所有设备上的不利影响。电力电子转换器通常用于连接分布式发电(DG)系统的电力网络。在DG系统快速而准确的正序,基本栅极电压频率和大小需要跟踪同步电网与电源连接变频系统。摘要DG的单相逆变器系统电能质量特性要求,如谐波和无功功率补偿短时间操作。这个想法是为了整合DG单元功能与并联型有源电力滤波器的功能。使用这种方法的逆变器控制有功功率流可再生能源并网发电以及执行非线性负载电流谐波补偿。研究了该方法的有效性使用详细的数学分析。特别是,有功功率控制中扮演一个重要的角色在电网故障和在正常情况下。APF的仿真方法的有效性证明所以APF设计师有一个更好的洞察使用Matlab仿真软件来开发新的APF。

关键字

有源电力滤波器、模拟电流谐波,无功功率不平衡

我的介绍。

分布式发电(DG)概念成为一种集成不同的发电厂,增加了DG所有者的可靠性,减少排放,并提供更多的电能质量效益[1]。现代电力系统,由于广泛的权力转换单位和电力电子设备,导致越来越ac电源电流谐波干扰。这些谐波电流导致电力系统不良反应如过热、扰动敏感的控制和通信设备,电容器吹,电机振动,过多的中性电流,共鸣与网格和低功率因数。结果,从系统有效减少谐波已成为重要的公用事业和用户。解决方案在被动滤波器补偿谐波失真和不平衡是并联型有源电力滤波器(APF)。APF实际上是一个公共点的连接逆变器耦合产生谐波组件取消一组非线性负载的谐波分量,以确保最终的总电流主要来自传入的供应是正弦[2]。并联apf最常用的拓扑和它们与AC线相连。apf相比有一定的优势,如果被动的过滤器。他们已知的能够同时适应变化的负载,可以扩展容易,不会影响附近的设备。通常apf规模较小,价格相当或低于一个被动的解决方案。 [3].In order to compensate the distorted currents the APF injects currents equal but opposite with the harmonic components, thus only the fundamental components flows in the point of common coupling (PCC) as in equation (1):

本文提出并验证一个增强的电能质量控制策略用于DG的单相逆变器系统。

这个想法是为了与并联APF DG单元功能集成功能。建议的方法,逆变器控制有功功率流从能源到网格和也进行无功功率的补偿。APF,连接在平行于扰动非线性负载如图1所示,使供应电流接近正弦和平衡。

二世。非线性负载

非线性载荷加载的电流波形并不需要外加电压波形的形状由于很多原因,例如,使用电子开关进行负载电流只在电源频率的一小部分。有许多非线性负载非正弦的电流从电力系统。

这些非正弦电流通过电力系统和生产中不同的阻抗电压谐波。这些电力系统电压谐波繁殖,影响电力系统的所有组件。(2、4、5)。

三世。谐波源和效应

通常每个设备,使用电力电子组件如可再生电力生产系统、回旋转换器,电子相位控制负荷和脉冲宽度调制(PWM)驱动器产生谐波(2、5)。最常见的非线性负荷在电力系统中所有类型的整流设备与电源转换器,电源、不间断电源(UPS)单位,和电弧设备如电熔炉和荧光灯。甚至线性负载如电力变压器饱和条件下的非线性行为。这些类型的非线性负荷是最受欢迎的一种,被用在大多数电子设备如手机电池充电器,LCD, PC电脑和显示器,它们用于生活中一个非常大的范围[5]。在电力系统和电气负载谐波的影响被描述为电气和电子设备的干扰,和更高的损失[5]。

IV.ACTIVE和无功功率控制

APF的整合能力在单相逆变器需要特别注意,因为三相APF控制技术开发,因此,必须适应单相系统。文献提出了不同的解决方案来计算单相apf谐波提取任务[6][7]。直接和间接的方法是分类方法[6]。直接方法包括傅里叶变换方法[8],瞬时无功功率理论(IRP)[9] -[10]和同步参考系(SRF)理论[11][12]。另一方面,间接的方法包括使用增强型锁相环(EPLL)计划或一个控制器等比例积分(PI)找到参考当前[6],[7]。在这些解决方案中,IRP和SRF理论是最解决的文献[9]- [12]。这些策略最初提出了三相系统,但它们也适用于单相系统由于其有效性。在三相系统中,IRP和SRF技术操作在两个正交轴参考系统(SRFαβIRP和dq)。singlephase系统,因为只有单阶段变量存在,必须创建一个“虚拟”或虚拟变量相移到90年所有频率的电度对原变量。这个过程,创建一个系统,两个正交变量从一个变量,允许IRP的应用和理论。 However, the computation of the fictitious variable from the existing one is not a simple task since the nonlinear load current has a high harmonic content. The imaginary variables are calculated in [10] by using the Hilbert transform. This method leads to a noncausal system and cannot be directly implemented. Some phase delays are introduced in the fictitious variable and implicitly in the inverter current reference [13]. Alternatively, the computation

参考现有的可以使用一个正弦信号由积分器(SSI)随着IRP理论。这种方法已经被作者最初提议在[14],并允许获得没有任何延迟应用所需的虚拟变量IRP理论或其他技术最初应用于三相系统。此外,参考当前计算电网电压畸变不敏感。[14]的作者通过实验验证只有当前的谐波补偿特性的逆变器一直以来的战略经营只作为有源滤波器。本文显示了完整的实验验证该方法的所有特性,例如、积极和无功发电谐波电流补偿。有源和无功功率控制船长等人1983年提出的理论。根据p q理论,活跃,反应和zerosequence权力被定义为在方程(3和4)和(5):

α-β系统中的电流、电压和力量可以分解在均值和交替值,对应于基本和谐波组件,如方程(5)。

x可以电流、电压或权力。

电源组件有以下物理意义(阿方索J.L. et al ., 2003):

V。模型结果

摘要DG系统及其性能是没有APF和APF相比。电压源、电流源、非线性负载电压,非线性负载电流没有和APF进行了比较。整个系统模型包含电源,没有APF和非线性负载如图3所示。

离散PI控制器的控制方案由kp = 0.1,计算ki = 1,普洛斯。门脉冲生成使用Ref滞后控制器的输入电流补偿电流和APF电流方程(6)所示。主动和被动的权力都是计算使用方程(2),(3)。Vsource一样没有APF和其他结果如下所示:

figures9, 10、11、12、13、14显示单相逆变器并网有功功率注入电网,能够补偿当地负荷无功功率和负载电流谐波。无功功率和有功功率无数。系统的参数在表1如下所示:

六。结论

摘要DG的单相APF系统、电能质量特性要求的谐波和无功补偿短时间操作。该控制方案采用基于使用控制方案只有一个LPfilter。单相逆变器并网有功功率注入电网,能够补偿当地负荷无功功率和本地负载电流谐波。模拟得到的结果/用MATLAB生成包括有功功率,负载无功补偿和负载电流谐波补偿。电能质量的集成特性的缺点,逆变器也将交付谐波补偿电流的直接后果增加逆变器整体电流和成本。电流限制策略应该实现当前的利润率,这可以用于无功功率的补偿和非线性负载电流谐波。如果逆变器输出电流超过额定开关,然后提供的谐波电流必须降低。逆变器的分析设计,考虑当前所需的无功功率和谐波电流补偿超出本文范围和这将是未来研究的主题。

引用

t·e·麦克德莫特和r·c·杜根”分布式发电对可靠性和电能质量指标的影响,“在Proc。IEEE农村电工实习。D3-D3_7相依,2002,pp。
Francisco De la Rosa谐波,电力系统,泰勒和弗朗西斯集团,2006年。
Metalect公司(2004),“积极谐波补偿装置”,http://www.metalect.co.nz/harmonic.htm
Bimal k . Bose电力电子和电机驱动器,爱思唯尔Inc.2006。
阿里·E。,Abdolhosein N. and Stoyan B. Bekiarov, Uninterrutible Power Supplies and Active Filters, CRC Press LLC, 2005.
l . p . Kunjumuhammed和m . k . Mishra单相并联型有源电力滤波器算法的比较,“在Proc。IEEE电力印度相依,2006,pp。地位。
s·m·席尔瓦b·m·洛佩斯b . j . c .球场,r·p·坎帕纳和w . c . Bosventura“绩效评估单相锁相环算法的电网连接系统,“在Proc, IEEE IAS相依Rec。, 2004年,页2259 - 2263。
l . p . Kunjumuhammed和m . k . Mishra”的控制算法singlephase non-stiff电压源型有源电力滤波器,“IEEE反式。电力电子。,21卷,不。3、2006年5月,页822 - 825。
m·t·Haque“单相pq过滤器理论活跃,”在Proc。IEEE TENCON相依Rec, 2002年,页1941 - 1944。
m .斋藤和t .清水”,广义的理论在单相电路瞬时主动和被动的权力基于希尔伯特变换,“在Proc。IEEE PESC相依Rec, 2002年,页1419 - 1424。
m .斋藤:松井和t .清水,“单相有源滤波器的控制策略采用一种新颖的dq变换,“在Proc, IEEE IAS相依Rec。, 2003年,页1222 - 1227。
m·冈萨雷斯,V。Cardenas, f . Pazos“DQ变换发展单相系统补偿谐波失真和无功功率,“在Proc。IEEE CIEP相依Rec, 2004年,页177 - 182。
s·m·席尔瓦b·m·洛佩斯b . j . c .球场,r·p·坎帕纳和w . c . Bosventura“绩效评估单相锁相环算法的电网连接系统,“在Proc, IEEE IAS相依Rec。, 2004年,页2259 - 2263。
l . r . Limongi r . Bojoi a . Tenconi和l . Clotea“单相逆变器与分布式发电系统电能质量特性,“在Proc, IEEE OPTIM相依Rec。, 2008年,页313 - 318。