【摘 要】
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随着科技的进步与发展,越来越多的无功负载、电力电子变换器以及非线性负载的使用会导致电网系统中出现无功和谐波的问题。在电力电子领域中,无功和谐波等电能质量问题一直是
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随着科技的进步与发展,越来越多的无功负载、电力电子变换器以及非线性负载的使用会导致电网系统中出现无功和谐波的问题。在电力电子领域中,无功和谐波等电能质量问题一直是研究的重点和热点,而电能质量补偿装置是解决配电系统电能质量问题中最直接有效的途径之一。由于人们对更加高性能和经济的电能质量调节装置的追求,动态电容器(Dynamic Capacitor,D-CAP)作为一种新型电能质量补偿装置,因其优良的性能和经济性,在无功补偿和谐波抑制领域有着良好的应用前景。动态电容器在目前的研究过程中,已成功的实现了无功补偿和谐波抑制的功能,并完成了单相/三相Buck型和Boost型D-CAP的仿真和实验验证。然而,针对动态电容器补偿无功时会出现的谐振问题,目前还很少有研究。本文以三相Buck型动态电容器为研究对象,首先分析了其无功补偿的基本结构和原理。接着通过阻抗分析,研究了在电网存在背景谐波的作用下,D-CAP补偿电流会发生谐振畸变的原因。接着,分析了三相Buck型动态电容器的无功补偿结构和控制策略;在无功补偿功能的基础上,通过偶次谐波调制(Even Harmonic Modulation,EHM)的方法可以实现D-CAP对自身输出的电流波形畸变的有效抑制。由于仅对D-CAP输出无功补偿电流进行谐波抑制,并不能完全实现补偿波形畸变的矫正,需要通过阻尼谐振来进一步抑制谐波。本文中,通过检测D-CAP电力电容器的电流和电压构建反馈,从而提出了两种有源谐振阻尼的方法。最后,本文提出了两种在D-CAP进行无功补偿的同时实现谐波抑制和有源谐振阻尼的复合控制策略,使谐振引起的补偿电流谐波畸变得到了良好抑制,并使网侧电流谐波符合了电能质量标准。通过在Matlab/Simulink软件环境的仿真,和33kVA三相Buck型D-CAP实验样机的实验验证,仿真和实验结果都验证了理论分析的正确性。
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