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【精彩论文】三相非正弦配电网的多重矢量功率理论及无功电流补偿策略

中国电力 中国电力 2023-12-18






观点凝练





摘要:随着配电网源网荷储的复杂性提升使电压不平衡和畸变更加严重,现有三相功率理论不能满足平衡条件并导致无功补偿效果不佳。为此,提出了三相非正弦配电网的多重矢量功率理论和无功补偿策略。利用对电压和电流的频域分解结果建立基向量并形成电压和电流矢量,并定义两矢量的几何积为多重矢量功率,并证明该理论满足功率平衡。根据多重矢量功率理论提出了以单位基波功率因数和理想谐波消除为补偿目标的2种改进补偿策略。在不同非理想电压工况下对比了不同功率理论下的7种无功分量检测算法,并选择结果较好的5种算法进行无功补偿仿真分析和实验验证。结果表明,改进单位基波功率因数法可实现流入系统的视在功率最低,从而实现传输损耗最低;改进完美谐波消除法对无功、谐波和不平衡分量的综合补偿效果最好。
结论:基于几何代数建立一种适用于三相非正弦配电网的多重矢量功率定义,可以对功率进行更准确的描述,特别是解决了多种频率下无功功率的计算问题;随后证明了该多重矢量功率满足功率平衡关系,为非理想情况下电网的功率分析和无功补偿设计提供理论保障。

针对单位功率因数法和完美谐波消除法的补偿需求,基于多重矢量功率理论,分别提出对该2种改进的无功分量检测算法,实现了基波下最小视在功率补偿和对称电流分量补偿。

对不同功率理论下的无功分量检测算法和无功补偿进行了对比仿真和实验,结果表明,本文提出的改进UFPF on MPT法可实现流入系统的总功率最低,从而使总有效值电流最小;而PHC on MPT法可实现不平衡分量的最佳补偿,无功检测和补偿的综合效果最好,适用于对不平衡分量要求严格的节点,以减少负序分量对设备的影响。


引文信息

孙佳安, 李琳. 三相非正弦配电网的多重矢量功率理论及无功电流补偿策略[J]. 中国电力, 2023, 56(3): 109-117.SUN Jia'an, LI Lin. A multi-vector power theory framework and reactive current compensation strategy for three-phase non-sinusoidal distribution networks[J]. Electric Power, 2023, 56(3): 109-117.


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编辑:杨彪校对:于静茹审核:方彤
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