2019 年(第七届)电力科技管理论坛
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串并联电能质量治理设备协同影响分析
国网北京市电力公司,贾东强、傅哲、王兆权、张康、张潇、马依兰
摘 要:针对配电网中串并联电能质量调节器同时补偿电压、电流质量可能存在的谐波交互影响问题,以串联电压
型补偿装置 DVR、
并联电流型补偿装置 APF 为例,
研究了延迟效应等非线性因素对电网残余谐波电流的影响,
采用阻抗模
型分析了 DVR 与 APF 之间潜在的并联谐振问题,并提出相应的解决方案,时域仿真验证了交互影响相关结论的有效性。
关键词:电能质量调节器,非线性,谐波,阻抗模型,并联谐振
随着我国高精尖等敏感工业的迅速发展,电能
质量问题已成为该领域日益关切的问题,而各种电
力电子补偿装置已成为维持敏感负荷正常运行,保
证重要工业园区电能质量需求的可靠保障。然而,
电力电子装置本身也是一种谐波源,当某敏感负荷
所在馈线支路同时带有多种电力电子装置时,很可
能由于装置之间缺乏相应的协调控制,装置之间相
关参数不匹配导致了不必要的交互影响。鉴于谐振
问题会对配电网电能质量补偿装置的补偿效果甚至
系统的稳定性有重要的影响,本文以串联电压型补
偿装置动态电压恢复器(DVR)、并联电流型补偿装
置有源滤波器
(APF)
不共直流母线的补偿方案为例,
首次研究了两者之间存在的并联谐振问题,分析其
产生机理并提出了相应的解决方案,最后结合时域
仿真对相关结论进行验证,从而为多台 DFACTS 装置
的联合运行提供了部分参考依据及理论指导。
1 DVR
APF
1.1 DVR 与 APF 联合运行拓扑结构模型
DVR 与 APF 联合运行的单相拓扑结构示意图如图
1 所示,其中 is、iL 分别表示电网侧、负荷侧电流。
Vs、VL 分别表示电网侧、负荷侧电压。L1、R1、C1 分
别表示 DVR 的滤波电感、
等效电感电阻及滤波电容,
L2、R2分别表示 APF 的连接电抗器及电阻,i1、i2分
别表示 DVR、APF 的滤波电感电流。而敏感负荷端为
线性与非线性的混合负载。
critacal
Load
2
k
DVR
VSC1
1
C
1
R
1
L
C
V
s
V
L
V
2
i
2
R
2
L
s
i
L
i
2
k
APF
VSC2
1
i
图 1 DVR 与 APF 联合运行拓扑示意图
当 Vs出现跌落时,
DVR 将从旁路状态切换至运行
状态,注入相应的补偿电压 Vc,从而使得负荷端敏
感负荷电压 VL维持在正常范围内。而 APF 始终处于
补偿状态,若将 DVR 与 APF 的变流器分别等效为理
想电压源 E1、E2,则图 1 可简化为图 2:
E1
E2
DVR
APF
+
_
+
_
R2
L2
L1
R1
C1
VS
VL
iL
Vc
i1
i2
is
+
_
Load
图 2 DVR 与 APF 联合运行等效示意图
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