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北极星电力网技术频道 作者:佚名 2007/12/26 21:50:23
静止无功发生器的动态模型和参考电流检测蔡忠见，林吉海，罗眉(重庆工商大学计算机科学与信息工程学院，重庆400033)摘要:静止无功发生器（ASVG）是柔性交流输电系统中的一种重要的控制器，补偿系统的无功功率或阻尼系统振荡，还具有抑制谐波和滤除负序、零序电流的能力。利用开关函数法建立了四桥臂ASVG的动态模型，讨论了四桥臂ASVG基于瞬时无功功率理论的ip-iq参考电流检测法，给出了相应的原理图及数学方程。
关键词:四桥臂静止无功发生器;动态模型;参考电流检测法1四桥臂ASVG的主电路结构
选用四桥臂变流器作为所研究ASVG的主电路，其拓朴结构如图1所示，采用8只功率开关器件构成4个桥臂，ASVG通过连接电抗器和耦合变压器接入电网。
2四桥臂ASVG的动态模型
不少文献对ASVG的动态或稳态模型进行了讨论，这些讨论的出发点在于ASVG采用调节δ或θ的基频移相控制。本文利用开关函数法建立ASVG的动态模型。2.1四桥臂ASVG的等效电路
如果将连接电抗器的电感用L表示，同时将变压器的漏感也折算入内，而将变流器的损耗、连接电抗器的损耗以及变压器损耗等总损耗集中为连接电抗器的电阻考虑，并用R表示，则四桥臂ASVG装置的等效电路图如图2所示。在四桥臂ASVG的等效电路图中，ea、eb、ec为电网三相交流电源电压，va、vb、vc分别为ASVG装置交流侧输出的三相电压，即交流侧节点a、b、c相对于第四个桥臂节点f处的输出电压，ica、icb、icc为ASVG向电网注入的三相补偿电流，而icas、icbs、iccs则为耦合变压器副边的电流，icn和icns分别为变压器原边和副边的中线电流。
2.2ASVG的动态模型
首先考虑变压器副边和ASVG装置所构成的网络，由基尔霍夫电压定律及电感元件、电阻元件的伏安关系可得如下回路电压方程组
可以得到：
解之得
式中，va、vb、vc是直流侧电压udc经过一定频率的开关调制后从ASVG交流侧输出的电压，是指交流侧端点a、b、c相对于f的电压。
图1中a相、b相、c相、f桥臂的开关函数分别为Sa、Sb、Sc、Sf，则ASVG装置交流侧输出的三相电压va、vb、vc可以用开关函数表示为
由基尔霍夫电流定律可知，idc与ASVG交流侧变压器副边电流icas、icbs、iccs和icns之间存在如下关系
由直流侧电容电压udc和电流idc之间的关系，则有下式
代式（7）、（8）、（9）入式（6），并结合式（12），就得到如下的状态方程:
3四桥臂ASVG参考电流的检测方法
ASVG起到良好补偿效果的首要条件是根据装置具体功能的需要，准确、实时地检测计算出补偿用的参考信号，并根据参考值产生相应的脉冲信号去控制主电路的开关器件。
需要检测的变量包括系统变量(如三相系统的电压、电流)和补偿装置的有关变量(如逆变器输出的补偿电流、直流侧电容电压等)。这些检测信号和给定(参考)输入量将被进行适当的处理，以获得良好的稳态和动态性能。
所研究四桥臂ASVG拟采用基于瞬时无功功率理论的ip-iq检测法，由于在系统正常运行期间，ASVG需要滤除三相四线制不平衡系统中的所有有害电流，包括无功电流、谐波电流和负序、零序电流，故在检测回路中应断开无功电流Iq的计算通道，检测原理图如图3所示。
在ip-iq法中，为了消除电压畸变对检测的影响，采用锁相环PLL和正余弦发生器来获得与a相电压同相位的正余弦信号sinωt和-osωt。在不对称三相四线制电路中，负载电流瞬时值用ia、ib、ic表示，它包括正序、负序和零序电流分量：
其中三相的零序电流都相等，即有
将三相电流变换到α、β相
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