电力系统有源不平衡补偿装置的设计与仿真分析 摘要 目前市场中大多数不平衡补偿装置是针对于三相三线制系统而设计的，本课题的主要研究对象是三相四线制不平衡系统，现有的装置无法消除零序不平衡电流。本设计首先研究不平衡负载，选择三相四桥臂LCL并网接口作为主电路的拓扑结构。搭建主电路模型进行分析，分解不平衡分量设计合理的滤波电路。然后讨论不同的补偿方案，改进现有的不平衡装置。确定需要补偿的电流信号为零序分量以及负序电流信号。给予LPF的两级滤波检测方法可以弥补传统装置提取不平衡分量速度慢的缺点。接着依据主电路的拓扑结构，搭建了两种坐标系的数学模型，对比确定合适的补偿控制策略。最终选择空间矢量算法，改进传统PR控制使系统实现快速、实时、准确跟踪控制。最后搭建matlab仿真，对设计方法进行验证。 关键词：负载不平衡，三相四桥臂，四支路LCL，控制策略，PR控制 Abstract I
n this paper, the three-phase four-wire u
nbala
nced load is studied, a
nd the topology of the mai
n circuit is selected accordi
ng to its characteristics: three-phase four-leg four-way LCL a
nd
network i
nterface. A
nd the mai
n circuit is modeled a
nd a
nalyzed, the u
nbala
nced compo
ne
nts are decomposed accordi
ng to the superpositio
n pri
nciple, a
nd the desig
n method of the LCL filter circuit is give
n. The
n, accordi
ng to the existi
ng u
nbala
nced device, the compe
nsatio
n bill of this article is discussed. Determi
ne the
need to compe
nsate for the curre
nt sig
nal ca
n be divided i
nto zero seque
nce a
nd
negative seque
nce curre
nt sig
nal. The traditio
nal device ca
n
not achieve the fast extractio
n of u
nbala
nced DC compo
ne
nts, so the proposed two-level filteri
ng based o
n LPF double sy
nchro
nizatio
n coordi
nate detectio
n method. For u
nbala
nced compe
nsatio
n, the compe
nsatio
n strategy is very importa
nt. For the topology of the mai
n circuit. A
nd the mathematical model of the two-phase statio
nary coordi
nate system suitable for use i
n this paper is take
n as the object of study. The space vector algorithm is used to improve the traditio
nal PR co
ntrol, so that the system ca
n realize the fast, real-time a
nd accurate tracki
ng co
ntrol of the u
nbala
nced compo
ne
nts. Fi
nally, the simulatio
n is carried out, a
nd the method proposed i
n this paper is verified. Key words:load imbala
nce；three-phase four-leg；four-way LCL,；co
ntrol strategy；PR co
ntroller 目录 摘要III Abstract IV 第一章绪论1 1.1课题背景及其研究意义1 1.1.1低压电网三相平衡的重要性1 1.1.2三相负载不平衡的不利影响1 1.2.三相四线制不平衡治理技术的发展及国内外现状1 1.2.1配电网络三相不平衡治理技术的发展史2 1.2.2三相四线制不平衡的检测3 1.2.3三相四线制不平衡装置的拓扑结构设计4 1.2.4三相四线制不平衡装置的系统控制策略4 第二章三相四桥臂四支电路LCL型补偿装置的拓扑结构及其参数设计4 2.1常见的补偿装置拓扑结构比较5 2.2四支路LCL并网接口模型的设计及其性能指标6 2.3基于非零序及零序等效电路的解耦分析8 2.4电路的参数设计10 第三章以LPF为基础的两级滤波的不平衡分量检测方法13 3.1不平衡分量的概述13 3.2传统的三相四线制不平衡的检测方法18 3.2.1不平衡电流检测法的发展18 3.2.2基于dq0旋转坐标系的谐波电流的检测方法18 3.3基于两级滤波的双dq0变换正负零序基波电流的检测方法20 3.3.1关于双dq0旋转变换的三相锁环正负序相位的提取21 3.3.2关于系统直流分量的提取22 第四章三相四桥臂LCL型不平衡电流补偿策略22 4.1不同坐标系下的数学模型的比较及其选择23 4.1.1静止坐标系下的主电路的数学模型的建立23 4.1.2 dq0坐标系下主电路数学模型的建立24 4.1.3不同数学模型的比较以及选择27 4.2 3D-SVPWM调制算法27 4.3电流控制器的设计28 4.3.1标准PR电流控制器分析28 4.3.2在标准PR控制基础之上的电流控制器的分析29 4.3.3对于传统PR控制改进的策略31 第五章仿真实验验证32 5.1运用MATLAB进行仿真实验验证32 5.2创建模型及其封装33 5.2.1四支路LCL并网模型33 5.2.2负荷模型33 5.2.3脉冲宽度调制模型34 5.2.4逆变器模型35 5.2.5派克变换的仿真模型36 5.2.6低通滤波器模型36 5.3 MATLAB仿真结果38 参考文献41 致谢43