柔性接地补偿电流离散域矢量控制策略研究
2023年电子技术应用第4期
胡致宁1，李先允1，赵志宏2
（1.南京工程学院 电力学院， 江苏 南京 211167；2.南京理工大学 自动化学院， 江苏 南京 210096）
摘要： 柔性接地通过电力电子变流器补偿单相接地故障电流的有功和谐波分量，实现对故障电流的全补偿，从而有利于接地点电弧的快速熄灭，因此柔性接地在配电网具有重要的应用前景。针对柔性接地有功与谐波电流控制，通过建立电力电子变流器的离散模型，直接考虑数字控制的一拍延时，设计了离散矢量电流控制器，在静止坐标系实现了对交流信号的无静差调节。针对所提电流控制器，通过离散域根轨迹分析，提出了临界阻尼参数设计方法，优化暂态响应避免了过补偿。仿真结果验证了所提控制器与设计方法的有效性。
中图分类号：TM464
文献标志码：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223560
中文引用格式： 胡致宁，李先允，赵志宏. 柔性接地补偿电流离散域矢量控制策略研究[J]. 电子技术应用，2023，49(4)：105-110.
英文引用格式： Hu Zhining，Li Xianyun，Zhao Zhihong. Study of the discrete vector controller for current regulation of flexible grounding compensation method[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(4)：105-110.
文献标志码：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223560
中文引用格式： 胡致宁，李先允，赵志宏. 柔性接地补偿电流离散域矢量控制策略研究[J]. 电子技术应用，2023，49(4)：105-110.
英文引用格式： Hu Zhining，Li Xianyun，Zhao Zhihong. Study of the discrete vector controller for current regulation of flexible grounding compensation method[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(4)：105-110.
Study of the discrete vector controller for current regulation of flexible grounding compensation method
Hu Zhining1，Li Xianyun1，Zhao Zhihong2
(1.School of Electric Power Engineering， Nanjing Institute of Technology， Nanjing 211167， China； 2.School of Automation， Nanjing University of Science and Technology， Nanjing 210096， China)
Abstract： The active and high-frequency harmonic current are compensated by introducing power electronics converter of the flexible grounding, which achieves full compensation of the single-phase to earth current to achieve a fast arc extinction. Thus, the flexible grounding is promising in the distribution network. Regarding the active and harmonic current control, this paper proposes to design the controller in the discrete-time domain based on the discrete model of the plant, which deals with the one-sample delay directly. The discrete complex current controller is developed which achieves AC current regulation in the stationary reference frame without steady-state error. With regard to the proposed controller, a tuning method based on critical damping is proposed based on the discrete root locus analysis, which avoids overshoot and optimizes the settling time. The simulation results have verified the effectiveness of the proposed controller and the tuning method.
Key words : flexible grounding；current compensation；discrete complex controller；critical damping
0 引言
随着配电网规模的不断扩大、电力电子变流设备以及电缆线路的大量使用，系统发生单相接地故障时，流过接地点电流除了基波容性电流外，还包含大量的有功和谐波电流[。现有的自动跟踪补偿消弧线圈只能补偿基波无功电流，对阻性和谐波电流无能为力，导致故障点残余电流仍然处于较大水平，电弧难以熄灭，容易引发弧光过电压，造成设备绝缘损坏。
柔性接地在传统消弧线圈接地的基础上，通过增加电力电子变流器，补偿故障电流的有功和谐波分量，实现了对接地电流的完全补偿。因此，无需对已有消弧线圈及其调档控制策略进行改造，难点和关键点是变流器的电流跟踪控制策略，要求能够快速跟踪参考电流，抑制暂态调节过程发生电流超调，从而避免过补偿并且降低电弧燃烧的可能性。
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作者信息：
胡致宁1，李先允1，赵志宏2
（1.南京工程学院 电力学院， 江苏 南京 211167；2.南京理工大学 自动化学院， 江苏 南京 210096）
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