ABSTRACT: Based on compound power quality concept, this paper proposed a compound harmonic, negative and reactive current compensation strategy for harmonic current, load imbalance and low power factor issues in smart distributed grid. Key factors are presented in detail. Corresponding three phase four line APF-STATCOM simulation and experimental tests and field operation results verify the compound control and compensation concept.
KEY WORDS: Smart distributed grid；active power filter(APF); static synchronous compensator(STATCOM)；harmonic；unbalanced load；reactive；compound control
摘要:基于电能质量复合控制思想，针对智能
配电网中谐波电流、负载不平衡、功率因数较低问题，给出一种谐波、负序及无功电流复合补偿策略，并给出关键参数设计方法。相关APF-STATCOM仿真、实验验证及产品现场运行实测结果验证了复合控制思想及补偿策略正确性及可行性。
关键词:智能配电网；有源
电力滤波器；静止同步补偿器；不平衡负载
近年来，出于节能环保的考虑，配电网终端供电系统中电力
电子变换装置应用越来越广泛，如照明、办公、空调、电梯等相关供电系统，但这类非线性电能变换装置在改善用户端电能质量同时，往往诱发配电网侧谐波及无功电流问题，线损、中线及
变压器过热、电表计量不准，甚至保护误动作等现象时有发生。传统无源滤波及投切电容器补偿尽管能够解决上述问题，且成本较低，但无法实时连续调节，存在过补偿、无功倒送甚至诱发配电网谐振可能性[1-3]。---三相APF-STATCOM谐波不平衡负载无功电流复合控制策略
为保障智能配电网终端用户高品质定制电力供应，随着瞬时功率理论及电力电子器件的发展，取代无源滤波及电容器无功补偿装置，其主电路拓扑结构及设计、谐波电流检测、补偿方法、控制及调制策略，以及启动特性均是业界研究及工业应用的持续热点话题[2-6]。
由于如今智能配电网中电能质量问题已经不再是一个单一的问题，而是一个非常复杂的系统问题。如图1所示，某公用设施配电系统中同时存在谐波电流、负载不平衡及功率因数较低等问题。电能质量复合控制技术逐渐被学术界及工业界提上研究日程[7-8]。
图1 实际配电网电能质量问题
Fig. 1 Power quality issue in a real distributed grid
本文研究了智能配电网环境下，同时面对时变谐波电流、不平衡负载及无功问题，给出一种谐波、负序和无功电流复合补偿策略，及其关键参数设计方法。相关仿真、实验验证及产品现场运行实测结果验证了该控制策略的正确性及可行性。
APF-STATCOM电路结构及工作机理
图2 并联APF-STATCOM框图
Fig. 2 An APF-STATCOM diagram
如图2所示，该并联APF-STATCOM采用两电平三相四桥臂电压源逆变器拓扑，其中前三桥臂实现谐波及无功补偿，第四桥臂独立用于控制中线电流。这是由于三相四线制系统中，当负载不平衡时，中线往往流过较大零序电流，其不同于三相三线制系统。因此，增加与前三桥臂解耦控制的第四桥臂提供零序电流通路。此时APF-STATCOM产生一个与负载电流iL,abc中谐波、基波负序和零序分量之和相反的补偿电流iC,abc，使得
电源电流iS,abc仅提供负载电流基波正序分量，确保源输出对称三相电流并提高功率因数。
其中中线电流分离检测、锁相环、谐波电流检测、直流电压控制、电流控制及PWM调制是实现高性能APF-STATCOM的关键。锁相环、直流电压控制等与三相三线制系统相同，在此不作详细介绍。---三相APF-STATCOM谐波不平衡负载无功电流复合控制策略
关键问题分析
1. 第四桥臂中线电流分离检测及控制
考虑到不平衡的三相四线制电路中的负载电流iL,abc所包含的零序分量iN相等，均为 (1)
如图2所示，此时中线电流采样值锚点i锚点N，与中线零序电流分量补偿指令iNref一并作为第四桥臂电流控制器输入，通过PI调节器得到调制信号获得第四桥臂开关信号。---三相APF-STATCOM谐波不平衡负载无功电流复合控制策略
同时有，
(2)
(3)
(4)
式中，
仅含正序分量及负序分量，便于后续采用三相三线系统中ip-iq谐波电流检测算法。
2. 谐波电流检测
图3 用锚点d锚点-q 变换检测谐波的原理图
Fig. 3 The schematic diagram of the harmonics detecting method based on d-q rotating coordination transformation
传统基于p-q锚点瞬时锚点无功功率理论检测谐波电流方法受电压畸变及不对称影响较大，实际场合并不适用[9]。实际场合多采用加入锁相环PLL电路的ip-iq瞬时无功功率理论检测方法，具体如图3所示，相关变换为
(5)
(6)
提取不含零序分量的电流
[1] [2] 下一页
本文关键字：智能 平衡 谐波 无功补偿，电工技术 - 无功补偿
