链式STATCOM直流电压预测与专家控制

从功率平衡的角度分析了链式STATCOM直流侧电容电压波动,建立电容电压波动模型,基于该模型提出了一种积分复位预测方法,可准确预测直流侧电容电压波动.将电压波动预测结果从电容电压检测值中分离,得到电容电压的直流分量进行反馈控制,有效降低了有功电流指令中的三倍频谐波分量.为改善无功突变时系统的动态性能,对电压波动预测结果进行限幅,引入专家PI控制进行电容电压调节.在Powersim仿真环境下搭建了链式STATCOM仿真模型,验证了所提电压波动预测方法的准确性,对比了专家PI控制与传统PI控制的仿真结果,验证了所提控制方法对暂态电容过电压的抑制效果.     

STATCOM参数选择及对电压稳定的影响

电压跌落是配电系统常见的问题,发生电压跌落会造成很大的经济损失,STATCOM可以对其进行快速补偿.本文重点讲述了连接电感和直流侧电容参数对直流侧电压的影响,采用电流间接控制方法,实现了无功电流和有功电流的解耦控制,最后通过MATLAB仿真证明可以维持电压稳定.     

小波滤波在静止同步补偿器中的应用

电力系统无功功率平衡非常重要,静止同步补偿器是基于逆变技术的新一代动态无功补偿装置,同静止无功补偿器相比有很多优点,具有广阔的市场前景.新技术应用于静止同步补偿器可提高其性能,将小波滤波应用于静止同步补偿器中,小波滤除谐波后的电流进行dq变换得基波电流的有功分量和无功分量,静止同步补偿器直流侧电压闭环PI控制维持直流侧稳定,基波无功电流分量和PI调节器输出dq反变换得静止同步补偿器输出电流的参考信号,用跟踪控制技术控制逆变器.仿真结果显示应用效果良好.     

静止同步补偿器不平衡控制的伴生谐波与对策

采用静止同步补偿器(STATCOM)对配电系统中公共连接点处不平衡电压和电流进行控制是改善电网电能质量的一种有效方法.本研究利用开关函数基频模型,分析了STATCOM在不平衡控制时因交直流侧的调制耦合而导致STATCOM输出电流波形畸变的机理,提出了一种改进的开关函数,切断了STATCOM直流侧与交流侧的耦合通路,消除了不平衡补偿对STATCOM输出补偿电流的影响.以三相负荷不平衡控制为例,搭建了三相不平衡控制系统的仿真模型,验证了理论分析的正确性.     

配电网静止同步补偿器控制器的设计与实现

分析了静止同步补偿器的工作原理,针对配电线路的特点提出了基于预测控制的电压内嵌型双闭环控制策略,设计了控制器.在此基础上,利用MATLAB软件进行仿真研究,给出了补偿装置补偿容性无功、感性无功以及稳定直流侧电压的仿真结果,结果表明控制策略的有效性和真确性,具有良好的动态无功补偿效果.     

大容量链式STATCOM的基频优化PWM控制

为了实现±50Mvar链式结构静止同步补偿器(STATCOM)的无功补偿功能和性能指标,研究了适用于大容量链式STATCOM的基频优化脉冲宽度调制(PWM)控制策略,给出基频优化PWM控制的基本算法及性能的理论分析,同时给出脉冲循环换位的直流电容电压平衡控制策略。在一台±18kvar链式STATCOM实验样机上对PWM控制策略及脉冲循环换位的直流电容电压平衡控制进行了实验研究。实验结果表明所设计的基频优化PWM控制策略的谐波含量和脉冲循环换位的电容电压平衡控制效果均达到设计要求,完全满足±50Mvar链式STATCOM的应用要求。     

35kV链式STATCOM及其应用

35kV/8Mvar链式直挂STATCOM已研制完成并投入运行,采用星型接线和自励启动。该装置的各链节采用自取电及互取电技术,可在单个链节故障时自动旁路从而实现了不停电(N-1)运行;整个STATCOM采用了综合优化载波移相PWM、分相瞬时电流控制和基于电压差值的直流电压平衡的控制方法,实现了动态无功输出;为满足变电站功率因数考核要求,该STATCOM装置还采用了与变电站VQC系统协调控制的策略。经实际测试,装置效率可达99%以上,链节间直流电压的不平衡度在3.3%以下;在系统电压跌落时STATCOM的无功输出响应时间小于10ms,可有效支撑系统电压;能较好地与VQC系统协调运行,实现了功率因数稳定控制。试验结果及现场运行数据表明该链式STATCOM的各项性能指标都达到了预期的目标。     

不对称系统的设计参数对STATCOM性能的影响

研究在系统不对称条件下参数对新型静止无功补偿器 ( STATCOM)性能影响情况 ,为实际装置优化参数设计以及提高装置在系统不对称条件下的生存能力提供理论依据。基于以电容器为直流侧储能元件 STATCOM在系统不对称情况下的数学模型 ,详细分析和解释了 STATCOM在系统不对称条件下的运行特点、谐振现象以及参数对STATCOM的性能影响。计算机仿真和动模实验研究验证了理论分析结果。这些理论分析结果对 STATCOM装置的参数设计具有重要的理论指导意义。     

电力系统故障时静止无功发生器的运行分析

静止无功发生器 (ASVG)在电力系统投运之后 ,为了协调装置自身安全及其对系统贡献二者之间的关系 ,必须深入研究系统在故障情况下对 ASVG的影响。用对称分量法给出了电力系统故障期间 ASVG的等效电路。对电路中的主要参数进行了分析。在理论分析的基础上 ,指出了在对称调制方式下 ,通过控制器可以调节流过装置的正序电流以及直流侧电容电压的直流分量 ,而流过装置的负序和零序电流以及直流侧电压的交流分量和装置主电路的参数及其变压器与系统的连接方式有关。     

基于双控制因数的VIENNA整流器中点电位平衡设计

三相VIENNA整流器中点电位不平衡,降低了VIENNA整流器整体性能。通过对三相VIENNA整流器中点电位平衡的研究,提出了一种基于双控制因数中点电位平衡策略,该策略一路由整流器直流侧上下电容电压偏差通过P控制器控制,另一路由整流器直流侧上电容电压与直流侧输出电压半值的偏差通过PI控制器控制,然后将两路控制器控制因数叠加构成双控制因数调节上下电容充放电作用时间,抑制中点电位波动,使中点电位达到平衡。最后在Matlab/Simulink中建模仿真,结果表明该策略可有效抑制中点电位波动,同时具有响应快速、稳定的特点,加入该中点电位平衡策略的VIENNA整流器中点电位波动不仅动态性较好,而且稳定性强。     

影响STATCOM核心开关器件的关键问题

功率开关器件的有效控制是影响STATCOM运行性能的关键因素,因此,对大功率开关器件的本身特性的研究至关重要.通过对IGBT的试验及仿真和计算,讨论了STATCOM的核心器件IGBT的不同开关频率对设备电流波形正弦性、谐波、功率器件损耗,以及硬件电路产生影响;IGBT驱动取能对直流侧电容电压平衡产生影响,驱动电路单管反激式开关电源存在单管反击变换器易被击穿的问题;驱动电路的设计除采用栅压保护,还需采用软硬件防止CPLD在强的电磁干扰下产生误动作.     

三相静止无功发生器并网抑制冲击及直流侧纹波的控制算法策略

针对三相电压型的静止无功发生器(static var generator,SVG)并入电网时,直流侧电压存在着启动瞬时超调量过大,造成电容电抗等器件损害和保护装置的动作误差。在传统预充电阻+PI控制基础之上,直流侧电压采用一种Bang-Bang和模糊PI组合的控制算法,并运用了模糊规则多模切换控制器去确定阈值的切换值,最后在软件MATLAB/Simulink及实验样机(60 kVA)上进行分析与验证。发现直流侧的电容电压从零上升到期望值的静差率和超调量变小、且稳定后的纹波波动率也减小。结果表明了该组合控制算法优于传统预充电阻+PI控制策略的优点,具有良好的工程应用价值前景。     

电压型PWM整流器直接功率控制系统主电路参数设计

为了解决电压型PWM整流器直接功率控制系统主电路参数设计问题,根据整流器在dq两相同步旋转坐标系中的数学模型建立了其功率控制数学模型. 基于功率控制数学模型,结合整流器直接功率控制系统的特点,推得交流侧电感是由功率、功率滞环比较器环宽及开关平均频率决定的;直流侧直流电压是由交流电压、电感及负载决定的;突加负载时直流侧电容是由直流电压波动、功率、电感及负载决定的. 根据上述影响主电路参数的诸多因素,提出交流侧电感、直流侧电压及直流侧电容的设计方法. 计算机仿真和实验证明了本文提出的设计方法是可行的.     

组合多电平式APF直流侧电压平衡控制策略

H桥级联式多电平变流器用于有源电力滤波器(APF)时,H桥功率单元直流侧电容电压的平衡制约着系统补偿的性能.通过对应用两电平变流器或H桥级联式多电平变流器的APF的研究,提出了更有利于实现多电平APF直流侧电容电压平衡控制的组合式多电平变流器拓扑;以新的多电平拓扑为基础,提出了2电压环的直流侧电压控制策略,解决了多电平有源电力滤波器直流侧电压平衡问题.仿真实验证明,该组合式多电平变流器拓扑是有效实用的,直流侧电容电压平衡控制策略也具有良好的控制效果.     

永磁同步风力发电机组的不对称故障穿越控制策略

永磁同步风力发电机组在不对称电网故障下运行,将导致并网电流不对称、畸变,直流母线电压上升并含有2倍工频纹波等问题.为了提高永磁同步风力发电机组在不对称电网故障下的穿越能力,提出一种PMSG机组的控制策略:在网侧换流器的控制中采用电网负序电压前馈的方法来消除并网电流负序分量;在机侧换流器的控制中提出了一种新的发电机电磁功率跟踪控制思想,使发电机的输出功率跟踪网侧换流器的输出功率,消除了不对称故障情况下直流母线电压的2倍工频纹波和限制直流侧电压上升,避免直流母线电压波动超出电容电压的额定值.1 MW机组的仿真结果表明,所提出的控制策略可实现不对称故障穿越,验证了所提出控制策略的有效性.     

基于多端口能量路由器的微网系统及其调试

为加速推动能源互联网建设,对于其核心设备——能量路由器的研究具有重要意义。依托浙江某分布式能源示范工程,开展基于多端口能量路由器的小型微网系统研究与调试。阐述了工程用五端口双向能量路由器拓扑结构,并以此为基础构建微网系统,其包含分布式光伏、储能装置与具有电能自发自用功能的智慧小屋系统。在调试过程中,通过协调配合DC/DC变换器之间的技术参数与控制策略,平抑能量路由器输出侧直流母线电压波动,消除光伏出力无法下送至能量路由器的缺陷。能量路由器控制内部直流母排电压稳定与各端口功率平衡,保证微网安全可靠地并、离网运行。结果验证了以多端口能量路由器为核心设备组建微网系统的合理性与有效性,且调试优化过程对日后多端口能量路由器的实际工程应用具有指导价值。     

水力发电变流调速系统关键设计和实验分析(英文)

直驱型水力发电系统使水轮机与发电机之间直接相连,为提高系统效率和可靠性,减少系统在进行有源逆变时,交流侧电感的大小影响系统静、动态性能,从稳态和瞬态电流跟踪出发,提出了满足水力发电系统要求的交流侧电感设计的新方法.针对传统的直流侧电容的参数设计方法的不足,即没有考虑PWM开关周期的延时而导致的整流器和逆变器同时向直流母线馈电的问题,提出了直流侧电容容量最小化的设计方法,对所设计的变流调速系统的特性进行了仿真和实验验证.结果表明,设计的变流调速系统不仅具有能量双向流动的特性,而且具有网侧功率因数可控,电流谐波含量低,直流母线电压泵升高快且可控的优点.     

具备故障电流阻断能力的改进型子模块及特性

实际工程中如何实现直流故障电流的阻断是基于模块化多电平换流器(multilevel modular converter,MMC)的柔性高压直流输电(flexible high voltage DC transmission based on MMC, MMC-HVDC)系统中亟需研究与解决的关键问题之一。在分析已提出的子模块拓扑的基础上提出一种带有双向开关的钳位双电容子模块(clamp double capacitor bidirectional switch sub-module, CDCBSSM),该子模块拥有双电容可以输出三个电平,发生故障时将电容反向串联进故障回路中,利用电容的反向电压在抑制故障电流的同时迫使钳位二极管处于偏置状态从而快速切断故障电流且闭锁后电容电压较为稳定。与其他子模块拓扑相比该子模块单位电容下所需功率器件的数量最少,具有良好的经济性。在MATLAB仿真平台上对该子模块的故障阻断特性进行验证,仿真结果证实该子模块在阻断直流故障电流方面的确有效且各功率器件的电压应力也和理论分析相吻合。     

电气化铁道的改进型静止动态无功补偿器

针对目前电气化铁道产生大量谐波及无功功率的现状，以及现有固定电容器式无功功率补偿方式常产生容性过补，与电网谐振、补偿装置自身过载及滤波效果差等问题，提出了一种基于变压器式可控电抗器的改进型静止动态无功补偿器的新模型．在带气隙的变压器二次侧设置若干组绕组，每组绕组用反并联晶闸管控制其导通程度，可平滑连续调节可控电抗器的功率．通过改变级间容量递增系数，从而实现无功功率的动态补偿．这种方法具有可控电抗器不饱和、产生谐波电流小的优点，变压器二次侧电压低，利于电力电子器件的长期可靠工程化运行．试验表明，设计出的模型具有良好的动态无功功率补偿性能。     

基于电流观测器的链式STATCOM反步控制方法

针对电网中链式静态同步补偿器(STATCOM)系统的非线性特性和不确定性,提出了一种基于高增益自适应观测器的链式STATCOM反步控制方法.针对STATCOM的输出电流值的估计,设计了一种基于神经网络高增益观测器,通过引入径向基函数(RBF)神经网络,对模型参数变化进行估计,通过反馈设计,对系统进行线性化处理,利用反步法实现电压控制器设计.结合李雅普诺夫的渐近稳定性理论,获得链式STATCOM输出无功电流的控制.仿真和实验结果进一步验证了控制方法的正确性和有效性.