（山东省电力公司威海供电公司264200）
摘要:近年来，随着电力技术的日趋发展，电网电压不对称条件下配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)采用传统检测方法提取的指令电流存在误差,导致其补偿性能变差。针对这个问题,研究了DSTATCOM的基本工作原理,提出一种新型指令电流检测方法,从指令电流检测、电流跟踪控制和直流侧电压稳定方面设计控制系统。一台10kVA的样机实验表明,DSTATCOM能够在电网电压不对称时对谐波和无功功率进行有效补偿。
关键词：配电网静止同步补偿器，电网电压不对称，谐波和无功功率，有效补偿
近年来，随着电力电子技术的飞速发展，非线性负荷大量投入到电网中，因此产生的谐波污染日趋严重，而且，大量的电弧炉，异步电动机等需要负荷消耗大量无功功率，如果不能得到及时补偿将会造成配电网电压的波动和降低。国内外同行对电网电压不对称时STATCOM的运行性能和不平衡控制策略进行了系列研究[14-17]，并取得了一些有意义的研究成果，可为配电系统中STATCOM不平衡控制的进一步深入研究和装置的开发提供借鉴。
随着人们对电能质量要求的提高，配电网的电压调节和电压不平衡问题正受到越来越多的关注[1-5]。STATCOM因其在无功补偿及电压调节方面优越的性能成为近年来的研究热点[6-9]。一般在设计STATCOM电压控制器时都假设电网电压是三相对称的，在这种条件下设计出的控制器在电网电压平衡时有良好的性能。然而，实际电网中不平衡情况普遍存在，当电网电压不对称时基于对称假设的控制器性能会变差，更严重的情况还会烧坏STATCOM装置[10-13]。STATCOM的不平衡控制可提高STATCOM在电网电压不对称条件下的生存能力，具有重要意义。
一.电能质量标准
近年来，配电网中的不对称性，非线性以及冲击性等无功负荷迅速增强，导致电能质量的恶化，而且精密仪器和一些设备等要求电能质量达到更高标准。
1.在运输部门和现代工业企业中，使得晶闸管整流和换流技术得到广泛应用，并且居民用电设备的增加，致使这些负荷的非线性，不平衡性和冲击性的用电特征对供电质量造成严重的污染，当然，尤其是数字化设备对居民用户的供电质量提供更高的要求，因此，为了保障电力设备的正常运行，改善电能质量的分析刻不容缓。
1.1.电能质量问题研究的主要来源变化较大，近年来，电能质量恶化的重要因素是用户端大量非线性负荷的广泛应用，交直流变换装置中发生各种静止变流器，由于开关方式工作，电网电流，波形电压引起的畸变。
1.2.电能质量问题的形势发生较大变化，谐波，三相不对称等电能质量问题相继发生着，而且日趋严重，并且近年来动态电压升高，脉冲，电压跌落以及瞬时供电中断等动态电能质量问题越来越受到人们的关注。
1.3.电能质量问题造成的危害性越来越大，其危害是多方面的，对电力系统的安全稳定运行产生很大的影响，给用户造成了很大的经济损失，而且，时有报道三相电流由于中线烧毁等致使用户设备损坏，目前影响供电可靠性的主要干扰是动态电能质量问题，已成为现代社会供电质量问题的重要特性。
由于电力系统被经常干扰，由此给予用户的电压的品质和可靠性经常受到影响，要解决这种干扰源对电能质量的影响的有效办法便是隔离，补偿继而消除其损失性影响。
二.DSTATCOM基本原理
1.1.DSTATCOM基本原理是将自换相桥式电路通过滤波器电抗器同时并联在电网上，通过适当的调节桥式电路交流测输出电压的相位和幅值，或者直接控制其交流侧电流，致使该电路吸收或者发出满足用户要求的谐波电流和无功电流，达到补偿的目的。另外其控制方法主要分为直接电流控制和间接电流控制。直接电流控制主要采用适当的电流跟踪策略控制DSTATCOM的输出电流，以达到补偿的作用，其优点是稳定性能好，控制精度高以及响应速度快。而间接电流控制调节的对象主要是电路逆变器输出电压与电网侧交流电压的相位差，优点是方法简单易操作，缺点是控制精度低，响应速度慢。
1.2.电压型桥式电路和电流型桥式电路是DSTATCOM主电路的组成部分，电流型桥式电路由于运行效率低，目前较多的是电压型桥式电路。桥式电路的直流侧以电容为储能元件，便相当于恒压源，为DSTATCOM提供直流电压支撑，并且逆变器的开关元件通常采用门极可关断晶闸管或者绝缘栅双击晶体管，滤波电感常用于滤出输出电流的高次谐波，并且可以防止逆变器故障一级级系统故障时产生过大的电流。
1.3.电网电压不平衡条件下DSTATCOM的等效电路当DSTATCOM采用上述改进的开关函数调制法后,DSTATCOM系统的等效电路。由于采用了改进的开关函数,DSTATCOM逆变器只输出基波正序电压,所以等效电路中没有出现3次谐波等效电路。在负序等效电路中,DSTATCOM逆变器相对于电网电压中的负序分量相当于短路。当采用改进的开关函数后,流过DSTATCOM逆变器的负序电流由电网电压中的负序分量决定可见,DSTATCOM采用对称控制时,由于连接电抗的等效阻抗值较小,在电网电压平衡条件下极易产生过流而退出运行。采用改进的开关函数调制法尽管能改善装置的输出性能,但加剧了装置的过流,且不能通过优化DSTATCOM参数达到抑制DSTATCOM逆变器过流的目的。鉴于此,本文将负序电压前馈控制引入到DSTATCOM的不平衡控制中。
三.DSTATCOM控制系统设计
DSTATCOM控制系统主要由指令电流运算部分，直流侧电压稳定部分以及电流跟踪部分控制等组成。而指令电流运算用于检测出电流中的无功电流分量以及谐波分量，而电流跟踪控制则是根据提取的指令电流采用了适当的策略控制使得输出电流实时指令电流的跟踪，通过反馈调节的直流侧电压使其稳定运行，并维持电压电容的稳定性，以便为DSTATCOM电流提供可靠支撑。包括指令电流检测，电流跟踪控制，直流侧电压控制等控制系统设计。
四:结论：
本文主要研究了DSTATCOM的电网电压不对称时配电静止同步补偿器的工作原理的研究分析，讲述了电能的运行标准以及DSTATCOM的工作原理，并且提出了DSTATCOM的控制系统设计原理，避免了不对称电网电压对检测结果的影响，从电流跟踪控制，指令电流检测以及直流侧电压稳定方面设计了控制系统。10kVA的样机实验表明,DSTATCOM能够在电网电压不对称时对谐波和无功功率进行有效补偿。
参考文献:
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