補(bǔ)償系統(tǒng)

為補(bǔ)償液力元件的泄漏，防止氣蝕和保證冷卻而設(shè)置的供液系統(tǒng)。

中文名稱

補(bǔ)償系統(tǒng)

英文名稱

compensating system

定　　義

為補(bǔ)償液力元件的泄漏，防止氣蝕和保證冷卻而設(shè)置的供液系統(tǒng)。

應(yīng)用學(xué)科

機(jī)械工程（一級(jí)學(xué)科），傳動(dòng)（二級(jí)學(xué)科），液力傳動(dòng)（三級(jí)學(xué)科）

機(jī)械加工中誤差補(bǔ)償系統(tǒng)的組成如圖2所示。

(1) 誤差信號(hào)的檢測(cè)；

(2) 誤差信號(hào)的處理；

(3) 誤差信號(hào)的建模：建模是找出工件加工誤差與在補(bǔ)償作用點(diǎn)上補(bǔ)償控制量之間的關(guān)系；

(4) 補(bǔ)償控制：根據(jù)所建立的誤差模型和實(shí)際加工過程，用計(jì)算機(jī)計(jì)算欲補(bǔ)償?shù)恼`差值，輸出補(bǔ)償控制量；

(5) 補(bǔ)償執(zhí)行機(jī)構(gòu)：補(bǔ)償執(zhí)行機(jī)構(gòu)多用微進(jìn)給機(jī)構(gòu)完成。2100433B

聯(lián)合控制概述

隨著大型企業(yè)非線性及無功負(fù)載的大量增加，配電網(wǎng)中電流、電壓波形畸變程度及相角偏移也日益嚴(yán)重。電力電子器件額定功率有限，與電網(wǎng)所要求控制的電壓之間產(chǎn)生矛盾。因此，有源電力濾波器的多樣化方案成為研究的重點(diǎn)。補(bǔ)償系統(tǒng)能否應(yīng)用于實(shí)際取決于其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度，濾波系統(tǒng)的治理效果取決于其控制方法。為了應(yīng)用實(shí)際并提高濾波效果，針對(duì)各類拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)提出了許多新穎的控制方法，均有各自的優(yōu)勢(shì)，但都局限在低壓小容量系統(tǒng)中使用。傳統(tǒng)的混合型電力濾波器無法像無源濾波器一樣補(bǔ)償無功功率，因此提出了用于補(bǔ)償諧波和無功功率的新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，例如改進(jìn)多通道注入式 HAPF 與TCR 聯(lián)合系統(tǒng)，雙環(huán)解耦電壓型逆變器控制的研究。這些新的拓?fù)渑c控制方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜，補(bǔ)償時(shí)是分別并入電網(wǎng)，沒有達(dá)到聯(lián)合控制的目的，且這些方法并沒有大幅度減小有源電力濾波器容量。針對(duì)于此，本文提出一種并聯(lián)混合電力濾波器(SHPF)與TCR 的新型串聯(lián)組合。這種組合可以很好地抑制負(fù)載產(chǎn)生諧波電流并補(bǔ)償系統(tǒng)所需無功功率，并且減小直流側(cè)電壓。該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)適用于大容量系統(tǒng)的諧波抑制和無功補(bǔ)償?shù)木C合系統(tǒng)。

聯(lián)合控制SHPF-TCR 的補(bǔ)償原理

SHPF 和TCR 組合的新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。SHPF 由一個(gè)小容量的APF 和一個(gè)LC 五次無源濾波器串聯(lián)組成。其中APF 由串接注入式升壓電感(L_pf，R_pf)和脈沖寬度調(diào)制(PWM)三相全橋電壓型逆變器及直流母線電容器(C_dc)組成。系統(tǒng)主要補(bǔ)償由無源部分承擔(dān)，有源部分改善濾波特性、抑制電網(wǎng)和SPF 間的諧振，承受非常小的電網(wǎng)基波電壓和電流，其額定容量被大大降低。新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不用經(jīng)過隔離變壓器，系統(tǒng)復(fù)雜度被大大降低，經(jīng)濟(jì)實(shí)用性強(qiáng)。

聯(lián)合系統(tǒng)提出了改善動(dòng)態(tài)響應(yīng)并降低TCR 穩(wěn)態(tài)誤差的控制方法。由PI 控制器和提取所需的觸發(fā)角來補(bǔ)償負(fù)載所消耗的無功功率。非線性控制SHPF 進(jìn)行電流跟蹤和電壓調(diào)節(jié)。采用解耦控制策略，將dq 坐標(biāo)系的分量解耦線性化，控制SHPF的注入電流。直流電壓使用輸出反饋線性控制，該 SHPF 可以保持較低的直流側(cè)電壓。這個(gè)SHPF-TCR 相結(jié)合的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制方法非常適合電力系統(tǒng)綜合補(bǔ)償無功功率和消除諧波電流。

聯(lián)合控制系統(tǒng)組成與建模

在三相靜止abc 坐標(biāo)系變換到兩相旋轉(zhuǎn)dq 坐標(biāo)系，將電流i_d和i_q進(jìn)行微分，得出該系統(tǒng)的空間狀態(tài)模型。由于狀態(tài)變量{i_d,i_q,V_dc}和開關(guān)狀態(tài)函數(shù){d _nd,d_nq}的存在，系統(tǒng)模型為非線性的。SHPF控制的三個(gè)狀態(tài)變量必須獨(dú)立地控制。因此通過解耦策略，充分分離它們各自的動(dòng)態(tài)變量，可以避免內(nèi)部電流環(huán)路和外部直流母線電壓環(huán)路之間的相互作用。

采用電流內(nèi)環(huán)和直流電壓外環(huán)模型時(shí)，TCR 電容電壓的微分系數(shù)比較低，所以對(duì)所提出控制技術(shù)的性能沒有顯著的負(fù)面影響。因此，它們實(shí)際上可忽略不計(jì)，然后將電流進(jìn)行解耦，得出輸入變量。在變換過程中，對(duì)解耦后的電流進(jìn)行跟蹤。電流i_d和i_q可以被獨(dú)立地控制，并且通過使用比例積分補(bǔ)償器，實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)和零穩(wěn)態(tài)誤差。跟蹤控制器的表達(dá)式為

聯(lián)合控制仿真與實(shí)驗(yàn)

不投入無功負(fù)載，得出單相供電電流( i_s1)，負(fù)載電流( i_L1)，SHPF-TCR電流( i_c1)的仿真圖形及直流側(cè)電壓( V_dc)。 SHAP 工作時(shí)，電源電流的總諧波失真，從25.72%降低到1.52%。通過仿真驗(yàn)證SHPF-TCR 補(bǔ)償器提供了非常良好的補(bǔ)償性能，并且直流側(cè)電壓穩(wěn)定在50 V。在系統(tǒng)產(chǎn)生諧波和需無功功率時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)觀察SHPF-TCR 的補(bǔ)償規(guī)律，顯示出SHPF-TCR 補(bǔ)償無功功率和消除諧波的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，其中波形是網(wǎng)側(cè)電壓(V_s1)、單相電源電流( i_s1)、負(fù)載電流( i_L1)和混合濾波器的電流( i_c1)。 SHPF-TCR 補(bǔ)償負(fù)載電流( i_L1)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以觀察到SHPF-TCR 補(bǔ)償器能夠有效地補(bǔ)償諧波電流和無功功率。電源電流接近正弦，并保持與電壓同相位。系統(tǒng)諧波由TCR 并聯(lián)連接電容器和有源濾波器進(jìn)行補(bǔ)償。APF 被設(shè)置為僅補(bǔ)償負(fù)載諧波，TCR 的諧波電流迫使流過電容器，這些諧波不會(huì)流過電源或負(fù)載。因此，保證了網(wǎng)側(cè)的電能質(zhì)量。

聯(lián)合控制結(jié)論

本文提出的HAPF 與TCR 聯(lián)合補(bǔ)償系統(tǒng)，將非線性控制解耦策略應(yīng)用于SHPF-TCR 控制系統(tǒng)，同時(shí)把有源濾波器和SPF 進(jìn)行互補(bǔ)，從而提高了濾波性能，減小有源濾波器的額定功率，并且使有源濾波器直流側(cè)電壓保持在穩(wěn)定的低壓值處，實(shí)現(xiàn)了諧波與無功的動(dòng)態(tài)綜合補(bǔ)償。仿真與試驗(yàn)證明了其具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)晶閘管能夠通過功率的變化進(jìn)行切換，所提出的補(bǔ)償系統(tǒng)及控制方法有效地解決了大型企業(yè)非線性負(fù)載增加的問題。

序

前言

第1章 概述

1.1 靈活交流輸電系統(tǒng)（FACTS）和用戶電力技術(shù)綜述

1.2 電力系統(tǒng)并聯(lián)補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)與作用

1.3 電力系統(tǒng)并聯(lián)補(bǔ)償裝置的分類

1.4 電力系統(tǒng)并聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)的歷史與現(xiàn)狀

第2章 并聯(lián)補(bǔ)償?shù)睦碚摶A(chǔ)

2.1 瞬時(shí)功率概念

2.2 輸電系統(tǒng)并聯(lián)補(bǔ)償?shù)淖饔?

2.3 電能質(zhì)量和負(fù)荷補(bǔ)償

2.4 電力系統(tǒng)諧波與并聯(lián)補(bǔ)償

第3章 變阻抗型靜止無功補(bǔ)償器

3.1 概述

3.2 并聯(lián)電容器補(bǔ)償

3.3 并聯(lián)飽和電抗器（SR）補(bǔ)償

3.4 晶閘管控制電抗器（TCR）

3.5 晶閘管投切電容器（TSC）

3.6 靜止無功補(bǔ)償器（SVC）

3.7 SVC的控制策略

3.8 SVC工程實(shí)例

第4章 電壓源逆變器型靜止功率補(bǔ)償器

第5章 并聯(lián)型電力濾皮器

5.1 概述

5.2 并聯(lián)型無源濾波器簡介

5.3 并聯(lián)型有源電力濾波器的構(gòu)成

5.4 并聯(lián)型有源電力濾波器的控制與運(yùn)行分析

5.5 混合型電力濾波器

5.6 有源電力濾波器的工程實(shí)例

第6章 總結(jié)與展望

附錄

參考文獻(xiàn)2100433B