礦用LCL型三電平靜止無功發生器控制策略

張傳金， 李雨潭， 劉戰， 唐軼， 張曉

(1.江蘇建筑職業技術學院 智能制造學院， 江蘇 徐州 221116;2.中國礦業大學 電氣與動力工程學院， 江蘇 徐州 221116)

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隨著煤礦井下生產自動化程度的提高，廣泛使用的變頻器、整流器等大量非線性負載導致煤礦電網存在諧波含量高、功率因數低等電能質量問題，嚴重時甚至會損壞設備，影響煤礦正常生產運行。靜止無功發生器(Static Var Generator，SVG)作為改善配電網終端電能質量的重要裝置，具有調節速度快、運行范圍寬、輸出諧波小等優點[1-3]，因此被廣泛應用于煤礦電網中以應對各類電能質量問題。由于煤礦井下的瓦斯、煤塵等物質易燃易爆，SVG在井下應用時必須滿足嚴格的防爆和散熱要求，同時因井下工作空間的局限性，還需要考慮SVG的體積、質量等制約因素。

除防爆外殼外，并網濾波器和直流母線電容是影響SVG體積和質量的顯著因素。與L濾波器相比，LCL濾波器能以較小的電感量實現較理想的開關紋波濾除效果，顯著縮減了濾波器的體積和質量[4]。另外，三電平拓撲逆變器相比于兩電平拓撲逆變器在輸出電壓畸變率、功率器件開關損耗等方面更具優勢，有助于進一步降低LCL濾波器的體積和質量[5]。因此本文采用LCL濾波器和三電平逆變器作為礦用SVG的主電路拓撲。然而對于LCL型三電平SVG，需要考慮LCL濾波器的電流諧振[6]和三電平逆變器的中點電位不平衡[7-8]等問題。通過增加阻尼電阻、直流母線電容可分別有效抑制電流諧振、改善中點電位不平衡，但這些硬件方法是以犧牲SVG體積和質量為代價[9]。……