1.2SVG与APF关键技术在线视频

第二部分SVG与APF关键技术

上一节我们提到了

目前广泛采用的无功补偿装置为SVG

电力有源滤波装置为APF

这一节

我们就SVG和APF的关键技术来展开

具体包含

采用全控器件构成的逆变主电路

全控器件采用PWM波来驱动

根据控制目标

采用开环或闭环控制策略

来生成PWM信号

无功电流或谐波电流

根据瞬时无功理论

和坐标变换理论生成控制目标的参考值

本节围绕主电路拓扑

PWM波的产生

及开环闭环来展开

下面两节分别就瞬时无功理论

坐标变换理论

PWM控制技术来展开

第一部分

逆变电路主电路拓扑

SVG与APF的主电路典型拓扑之一为

三相电压型桥式逆变电路

如图一所示

直流侧为恒压源

及直流侧并联电容器

在逆变器工作过程中

直流侧电压基本不变

每一个桥臂一般由全控型器件

如GTO与二极管

反并联成逆导型器件

二极管起到续流的作用

这种电路拓扑应用较多

第二种是三相电流型逆变电路

如图二所示

直流侧为恒流源

及直流侧串联电抗器

在逆变器工作过程中

直流侧电流基本不变

每个桥臂有一个全控型器件构成

不需要反并联二极管来续流

在低压场合

SVG通常采用上述两种逆变拓扑结构

这两种拓扑发展趋于成熟

而针对三相四线制的配电网

负荷不平衡

引起电网电压不平衡的场合

应用中心点钳位的三电平结

构实现无功的补偿

如图三

为了加强中高压电力网络的电压条件能力

对百兆级SVG需求增大

由于GTO单管容量的限制

所以拓扑采用多重化

多电平

模块化等方式来增大装置的容量

提高装置的耐压水平

特别在减小电网谐波和补偿无功功率方面

SVG对于传统的SVC有着良好的应用前景

图四为多电平的级联H桥拓扑结构

以一个H桥变换器为一个基本单元

将多个基本单元串联

则总的输出电压为各个基本单元输出电压的叠加

及联H桥变换器

一个桥臂的示意图如图五所示

级联H桥SVG具有器件少模块化

易于安装与扩展等优点

已成为中高压输电网SVG的发展趋势

模块化的SVG在下一代

中高压电力电子换流器

拓扑结构中有很强的发展潜力

三相四线制的APF

采用级联H桥模块

控制灵活

为了进一步增强APF的容量

可以采用多重化的APF

串联电抗器多重化拓扑

并联电抗器多重化拓扑

和使用变压器的多重化拓扑等

可提高ATF的等效开关频率

降低分立器件的开关频率

效率高

第二部分内容为获取PWM波的控制方法

APF与SVG的控制系统

由检测电路

控制电路触发电路构成

检测电路是获取所需系统变量与补偿变量

这部分电路通过

第四节瞬时无功理论和坐标变换理论来分析

本节就控制电路来展开

其功能是为了获得所需响应的稳态和动态特性

对检测信号和参考信号输入量进行处理

获得PWM信号

触发电路将PWM的信号

通过触发电路变换成为

驱动全控器件的电压或电流

PWM控制只对脉冲的宽度进行调制的技术

即通过一系列脉冲的宽度进行调制

来等效的获得所需的波形

含形状和幅值

PWM控制可以有效的进行谐波抑制

而且动态响应好

在频率效率等方面有着明显的优势

静止无功发生器SVG控制策略

反馈量与调节器应根据补偿器要实现的功能

和应用的场合来选择

与传统的经典控制理论一致

例如要实现电压调整的功能

参考电压值由控制目标决定

系统电压作为外环反馈量

并设置电压调节器

调节器一般为P或PI调节器

外环调节器输出的信号被视为补偿器

应产生的无功电流和无功功率的参考值

如何应用无功电流或无功功率参考值

调节SVG产生系统真正需要的无功电流

分为直接电流控制和间接电流控制

间接电流控制中

将SVG当做交流电压源

调制波信号为超前或滞后交流电压

基波δ角的正弦波

通过SPWM控制获得PWM信号

该方法已应用到输电系统中

大容量SVG进行系统电压的调节

直接电流控制

采用PWM跟踪型技术

对电流波形瞬时值进行反馈控制

可以采用滞环控制

也可以采用三角波比较方式

采用电流滞环比较PWM控制

环宽过宽时

开关动作频率低

但跟踪误差大

环宽过窄时跟踪误差较小

但开关动作频率过高

甚至会超过开关器件的允许频率范围

开关损耗随之增大

三角波比较方法

功率开关器件的开关频率是一定的

即等于

载波三角形的频率

这给高频滤波器的设置带来了方便

直接电流控制应用于配电网

对负载的无功补偿较多

有源滤波器APF

控制电路可分为两大部分

第一部分参考电流的运算电路

其作用是得到补偿电流的指令信号

第二部分为电流跟踪控制电路

根据补偿电流参考信号

与实际补偿信号的相互关系

得出主电路各个开关器件

通断的PWM的信号

PWM信号获得的第一种方法为瞬时值比较方法

与SVG的直接电流控制的滞环控制一致

其特点为硬件简单

属于实时控制

电流响应也快

不需要载波输出电压不含特定频率的谐波

滤波困难

闭环控制

若环宽固定

误差固定

电力半导体器件的开关频率会变化

第二种方法是三角波比较方法

与上述SVG直接电流控制的

三角波比较方法一致

特点是

一硬件复杂

跟踪误差大

输出谐波少

含有与三角波频率整倍数的谐波

放大器增益有限

器件开关频率固定

易于滤除

响应慢

两种方法各有优缺点

在实际中各占一半

本节将SVG与APF应用主电路拓扑

控制策略关键技术进行了简介

下面章节就其他关键技术及原理展开讲述