高压大容量STATCOM主电路的工程选用分析

为了设计出具有高性价比的高压大容量STATCOM装置,从工程设计角度对现有的各种结构的STATCOM主电路进行分析,指出：随着各类工程现场对装置性能要求的不断提高和新的高压大容量功率开关管研制成功,部分STATCOM主电路结构受到限制,甚至遭到淘汰.目前应用和技术上较为先进成熟的两种结构是链式（Cascade）结构和MMC结构.两种结构的稳定性、性价比、损耗节能和技术成熟度等比较分析表明,对于高压大容量STATCOM,链式结构最为适用,应成为设计的首选.MMC结构作为一种先进的结构在模块化程度和器件利用率上具有优势,是未来发展的一个重要方向.     

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。     

STATCOM装置在煤矿6kV供电系统中的应用

本文设计了一种基于STATCOM装置的无功补偿方案,并应用于煤矿供电系统中。装置采用级联结构,易于模块化,容错性强。在电流检测方法上,提出了一种基于瞬时无功功率理论的无锁相环检测法,能更好的解决煤矿电网三相不平衡的问题。最后给出了STATCOM控制系统图和运行结果。     

链式STATCOM在密集型大城市电网中的应用

链式结构是高压大容量STATCOM中广泛应用的一种结构。本文首先介绍了链式STATCOM的拓扑结构;然后详细分析了母线电压控制策略;最后针对装置自身存在的不对称,采用分相电流校正控制策略解决环流问题。     

STATCOM用于抑制电压跌落研究

为了解决电压跌落对优质供电造成的影响,采用加装STATCOM装置的方法来进行无功补偿,以此维持连接点电压的给定值,提高系统电压的稳定性。通过分析STATCOM的工作原理,并且结合现场需要,提出采用电流的间接控制来进行电压的调整。仿真结果表明,加装STATCOM后,经过一个周期的暂态震荡过程,电压就维持在限定范围内,提高了电压的稳定性。     

基于单周控制STATCOM的建模及实现

为了提高静止同步补偿器控制的稳态与动态性能,探讨在静止同步补偿器(STATCOM)的数学模型基础上,采用单周控制与开关电路相结合的控制方法.该方法不需要检测系统的无功电流,直接以补偿最终要达到的电压目的来控制开关管在每个周期内的占空比.仿真实验结果表明了该控制方法能够确保系统对负载在一定范围内变化时具有较强的鲁棒性,使系统能够快速补偿电网无功功率.     

STATCOM的非线性鲁棒控制器设计

针对含有参数不确定性及外部扰动的静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)单机无穷大系统,研究了鲁棒H∞控制问题.应用改进自适应backstepping方法及Lyapunov方法构造出系统的存贮函数,同时设计出鲁棒H∞控制器及参数替换律.在内部扰动中重点考虑了阻尼系数不易精确测量的影响,该控制器不仅保留系统的非线性特性和对未知参数的实时在线估计,而且能够有效抑制干扰对系统输出的影响.仿真结果表明所提控制器的有效性和优越性.     

±20Mvar STATCOM装置的GTO关断吸收电路

分析了大功率门极可关断晶闸管 ( GTO)关断过程中过电压 V1,V2 和 V3的形成原因及抑制过电压的措施。通过对几种低损耗吸收电路的分析 ,设计了± 2 0 Mvar静止同步补偿器 ( STATCOM)装置中 4.5k V/ 4 k A GTO吸收电路。设计的吸收电路为低损耗的带钳位的三角形吸收电路。给出的关断试验结果证明了抑制过电压措施的必要性及正确性 ,并证明了所设计的吸收电路完全满足大功率两电平GTO逆变器装置的使用要求。     

装有SVC和STATCOM的电力系统线性模型及控制器交互影响

建立了装有静止无功补偿器和静止同步补偿器的单机无穷大电力系统的扩展Phillips—Heffron模型,并基于该模型,通过实例仿真验证了静止无功补偿器和静止同步补偿器多个控制器之间存在着负交互影响的可能性。该结论将为多个多控制功能的FACTS控制器的协调设计提供基础。     

STATCOM抑制电压波动和闪变的分析

电压波动和闪变已经成为威胁许多重要用户供电可靠性的主要原因之一,电压波动和闪变主要是由于电弧炉等冲击性负荷的无功功率的波动引起的,所以,抑制电压波动和闪变应该以控制无功功率为重点.能快速响应的静止同步补偿器(STATCOM)是抑制配电网电压波动和闪变一种有效方法.分析了STATCOM相对于静止无功补偿器(SVC)的诸多优点,介绍了STATCOM抑制电压波动和闪变的工作原理,并讨论了其控制策略的优缺点,指出了今后的发展趋势及工作重点.     

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.     

高压大容量链式STATCOM中IEGT功率模块的仿真分析

为了提高链式STATCOM的运行性能和可靠性,针对用于高压大容量STATCOM链节中的新型大功率器件IEGT功率模块进行仿真研究。依据生产厂家所给的典型IEGT导通特性曲线,采用线性插值方法,分析了工程中设备实际运行温度的IEGT导通特性;建立了IEGT功能模型。根据实际工程设计参数对带有缓冲电路的IEGT功率模块进行了仿真分析,讨论缓冲电路参数变化的影响。结果表明,功率模块缓冲电路中电容和电感参数变化对IEGT关断电压尖峰影响大,电阻增大尖峰的峰值明显增大,而出现尖峰的时间基本不变,这一结果可以作为STATCON工程设计中器件选用和缓冲参数优化设计的参考。     

串级系统的自适应设计

利用反演法，对一类串级系统进行了自适应的控制设计。本文利用了关于串级系统的研究结果，将反演法推广到更一般形式的串级系统。设计的主要技术思想是：对每个子系统，引入中间虚拟控制变量，通过建立和推导各阶段的Lyapunov函数，设计出每个阶段的虚拟控制和调整函数，逐步实现各个阶段的镇定，利用递归设计方法，逐步修正算法，在设计的最终阶段，得到参数估计的实际更新法则和系统反馈控制律，从而实现系统的自适应设计。     

级联型高压变频系统无速度传感器矢量控制策略研究

为提高级联型高压变频调速系统的可靠性和鲁棒性,提出了一种用于级联型高压变频系统的无速度传感器矢量控制策略.该策略重点针对磁通观测模型、转速辨识方法及PWM死区补偿方法进行了优化;改进了磁通观测中的电压模型,采用基于转子磁通角度的模型参考自适应(MRAS)转速辨识方法,对PWM进行了死区补偿,进而提高了系统低速性能和控制精度.在Matlab/Simulink平台搭建了仿真模型.设计构建了大功率实验平台,实验结果与仿真结果相符,表明系统具有良好的转速辨识精度和调速性能,加入死区补偿可以减小低速区的转速波动,提高了低速区的转速辨识精度,验证了所提出控制策略的正确性.     

新型高压大功率IPM模块的封装与驱动技术

随着电压与电流密度的不断增加,对IPM模块封装的稳定性与驱动电路的可靠性提出了更高的要求.本文以赛米控(Semikron)公司采用SKiiPR○技术的SKiiP3/4系列IPM为基础,分析了在新型高压大功率IPM封装中为了提高模块热稳定性与温度循环能力所采用的无底板技术、芯片烧结技术、压接技术.论述了大功率IPM中IGBT对栅极驱动电路和各保护机制的要求.针对信号隔离脉冲变压器易磁饱和的特性,运用脉冲调制的办法,使驱动信号可以在较宽占空比范围内通过脉冲变压器传递.设计了为栅极驱动电路提供足够驱动功率的DC/DC全桥变换器.     

大功率LED封装结构的仿真设计

设计针对大功率LED的光学结构进行分析,建立大功率LED的光学仿真模型,模拟LED光强分布曲线,对实测数据和仿真结果进行了比较,重点说明LED封装结构设计方法和思路,最后总结了仿真设计的意义。     

大功率腔体滤波器优化设计

在大功率收发设备中,高技术性能、高可靠性的滤波器起着十分重要的作用.笔者通过对UHF频段大功率腔体滤波器在应用初期出现的问题分析,以大量的技术试验和理论分析,找到了解决问题的途径.否定了靠选用介电常数较大的介质来提高大功率滤波器酎压的思路.提出了大功率腔体滤波器设计,特别是介质和谐振杆选用的原则.     

新型逆变式高压脉冲引弧器的研制

针对微机控制的钨极脉冲氩弧焊在引弧时控制系统容易受到干扰的问题,研制了一种新型高压脉冲引弧装置。在主电路拓扑结构上采用特殊的输出变压器构成逆变升压电路,在控制电路上实现了单脉冲引弧,改变了传统的高压脉冲中叠加高频成分的设计,这样既保证了可靠引弧,又减少了对微机控制系统的干扰,使引弧装置的体积和成本大大降低。在50 m加长电缆的工作条件下,引弧距离可达10~12 mm,同时也能实现微机控制系统的可靠工作。     

基于自抗扰控制技术的高压大功率异步电机直接转矩控制系统

针对异步电机的非线性特点,设计一种新颖的级联型多电平逆变器供电的高压大功率异步电机直接转矩控制系统.在定子坐标系内对定子磁链与电机转矩进行闭环控制得到定子磁链增量,包括定子磁链的幅值增量和相位增量.由定子磁链增量计算异步电机定子电压矢量,定子磁链和电机转矩采用自适应观测器估计.采用自抗扰控制技术设计速度、转矩和定子磁链控制器,这些控制器具有鲁棒性强的特点.研究结果表明:通过速度控制器对负载扰动进行估计和补偿,消除了负载扰动可能带来的稳态跟踪误差;逆变器的开关信号利用载波移相脉宽调制方法生成,从而减少了转矩和定子磁链幅值的脉动;系统具有良好的动态和稳态性能.