电力系统有源不平衡补偿装置的设计与仿真分析含32张Visio图+说明书

补偿装置容量

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
In this paper, the three-phase four-wire unbalanced load is studied, and the topology of the main circuit is selected according to its characteristics: three-phase four-leg four-way LCL and network interface. And the main circuit is modeled and analyzed, the unbalanced components are decomposed according to the superposition principle, and the design method of the LCL filter circuit is given.
Then, according to the existing unbalanced device, the compensation bill of this article is discussed. Determine the need to compensate for the current signal can be divided into zero sequence and negative sequence current signal. The traditional device can not achieve the fast extraction of unbalanced DC components, so the proposed two-level filtering based on LPF double synchronization coordinate detection method.
For unbalanced compensation, the compensation strategy is very important. For the topology of the main circuit. And the mathematical model of the two-phase stationary coordinate system suitable for use in this paper is taken as the object of study. The space vector algorithm is used to improve the traditional PR control, so that the system can realize the fast, real-time and accurate tracking control of the unbalanced components.
Finally, the simulation is carried out, and the method proposed in this paper is verified.
Key words:load imbalance；three-phase four-leg；four-way LCL,；control strategy；PR controller
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

设计所包含文件

IGBT拓扑结构

LCL并网接口的数学模型

Microsoft Visio所包含图

补偿装置拓扑结构

两级滤波正负零序基波电流的检测原理图

设计字数统计

3P4L-VSC等效电路

dq0旋转坐标系下的LCL并网接口数学模型

中英文摘要

设计目录