H桥链式STATCOM直流电容电压稳定与均衡控制

H桥链式静止同步补偿器(STATCOM)是目前高电压大容量无功补偿装置的首选.由于其直流侧各链节的电容存在充放电过程和无公共母线而相互独立,不可避免地会出现直流侧电容电压脉动与失衡问题,而保持直流侧电容电压稳定与均衡是实现STATCOM装置高效动态补偿的关键.为此,此处详细分析了 H桥链式STATCOM直流侧电容电压脉动与失衡的机理,提出了一种适用于其直流侧电容电压稳定与均衡的综合控制方法,采用零序电压注入法调节相内有功功率均衡来实现各相变流器直流侧电容电压间的均衡,通过控制相内子模块的有功分配实现各相内的H桥功率单元模块直流侧电容电压间均衡.最后,在实验装置中对该方法的可行性及有效性进行了验证.理论分析和实验结果显示,所提控制方法具有稳定性高、动态性能好的优点.     

基于分层控制和均压电容的链式STATCOM直流电压控制方法

链式STATCOM可以有效解决高电压大功率场合下的电能质量问题,直流侧功率模块电压的均衡和稳定性对链式STATCOM安全稳定运行是至关重要的.为了保证其直流侧电压的稳定性,在分析电压不平衡机理的基础上,提出一种基于分层控制和均压电容的多电平STATCOM直流电压控制方法,并进行相应控制方法的参数设计.该控制方法分为两个层次:第一层控制相电压幅值和相位;第二层通过均压电容实现功率单元之间的电压均衡.仿真结果验证了该控制方法的有效性和可行性.     

均压电容与分层控制相结合的链式STATCOM直流侧电压控制方法

链式STATCOM在高压大功率场合下解决电能质量问题具有无可比拟的优势。但由于构成链式STATCOM的功率单元参数和工作状态的不一致性,使得功率单元的直流侧电压会发生不可避免的不平衡现象,严重影响了STATCOM的工作性能。控制功率模块直流侧电压均衡与稳定成为链式STATCOM的关键技术。在分析直流侧电压不平衡机理的基础上,结合硬件控制方法效果良好、软件控制方法成本低廉等优点,提出了基于均压电容与分层思想复合使用的链式STATCOM直流侧电压控制策略,以及控制策略实现的方法——等时遍历法与最值比较法,并研究了参数设计的方法。仿真实验表明:该方法控制效果优异,成本低廉,耦合度小,有利于系统扩展。     

基于分层控制与辅助均压的链式STATCOM直流侧电压控制方法

在分析链式STATCOM直流侧电压不平衡机理的基础上,结合链式STATCOM的工作特性,提出了基于分层控制思想和电容之间自动均压的链式STATCOM直流侧电压控制策略,并给出了辅助开关器件的开关逻辑和实现方法。仿真试验证明了该方法的有效性。     

链式STATCOM直流电容电压均衡控制策略

针对链式STATCOM直流侧电容电压不平衡问题,从功率的角度分析了基于电压矢量叠加原理的电容电压均衡控制策略,提出了一种基于比例积分控制器的矢量叠加方法,从控制系统上将链式STATCOM分为上层功率控制、相间电容电压均衡控制和同相模块间电容电压均衡控制;再从原理上消除了直流电容电压稳态误差,使得各链节直流电容电压不仅稳定,而且相等;最后在Matlab/Simulink环境中建立了链式STATCOM三层控制系统模型,并进行了仿真。仿真结果证明了直流电容电压均衡控制策略及三层控制系统模型的正确性及可行性。     

链式STATCOM直流侧电容电压平衡控制

由于链式STATCOM直流侧电容器相互独立,如何使这些电容器上的电压保持一致是装置安全可靠运行需要解决的关键问题。从能量的角度,通过研究链式STATCOM直流侧电容的电压变化过程,解释了电容电压不平衡现象产生的机理。通过simulink进行了仿真验证。另外,还研究了开关脉冲循环换位对直流侧电容电压不平衡的抑制作用,但是当STATCOM链节单元的并联损耗不同时,开关脉冲循环换位就不能够抑制电容电压不平衡。提出了开关脉冲排序换位的方法,即使STATCOM链节单元损耗不同,也能够使电容电压趋于平衡。仿真结果表明,开关脉冲排序换位能够有效地抑制电容电压不平衡。     

一种链式STATCOM电容电压的平衡控制方法

针对链式静止同步补偿器(STATCOM)直流侧电容电压平衡控制的问题,采用一种基于幅相控制的电容电压平衡控制方法。通过理论分析揭示了参考电压的幅值会影响有功功率在逆变单元之间的分布,其相位则反映了装置无功出力的情况,因此,可在参考电压的基础上叠加与瞬时电流同相位的矢量,通过适当地调节比例控制器,对有功能量进行重新分配,达到直流侧电容电压平衡控制的目的。在链式STATCOM实验平台上进行稳态和动态实验,验证了所提平衡控制方法的有效性和可行性。     

十一电平链式STATCOM直流电容电压平衡控制研究

直流侧电容电压的不平衡及其控制是链式STATCOM要解决的关键问题。笔者给出了链式STATCOM直流电容稳态数学模型,分析了逆变桥参数对电容电压不平衡的影响,指出开关脉冲延时不同、混合型损耗差异以及并联型损耗差异是造成电容电压不平衡的主要原因。结合十一电平STATCOM,提出采用基频开关法投和基频脉冲循环换位法可以有效的保持链式STATCOM直流电容电压的平衡稳定,STATCOM的PSCAD模型及其仿真验证了该方法的可行性和有效性。     

链式STATCOM相内直流电容电压平衡控制方法

在链式H桥变流器拓扑下,给出STATCOM直流侧电容电压稳态数学模型,分析相内直流侧电容电压之间不平衡的原因,重点研究电压内环对直流侧电容电压平衡稳定控制策略,给出不加电压内环与传统加电压内环控制策略。在不影响直流侧平衡的同时,提出一种改进式的电压内环控制新策略,该策略可以提高直流侧电压的稳定性,缩小稳态误差。最后,通过搭建电压6 k V、容量2.8 Mvar链式STATCOM的试验样机,验证该策略的可行性与优越性。     

基于单载波调制的链式STATCOM电容电压均衡控制方法研究

为解决链式STATCOM电容电压均衡问题,探讨了一种单载波调制电压均衡方法。针对单载波调制的链式STATCOM,采用电压解耦控制实现其总体有功功率控制,在均压控制方面,采用能量交换法和循环换位法相结合的均衡控制策略,在实现电压动态平衡的同时提高了稳态平衡精度。为使工作模式可靠切换,提出了一种切换控制方法。最后,仿真实验结果验证了该控制方法的有效性和可行性。     

基于链式逆变器的大容量STATCOM的直流电压平衡控制

结合50 MVA STATCOM的研制,建立了基于链式逆变器的STATCOM直流电容电压稳态数学模型,揭示了电容电压不平衡现象产生的机理,分析了控制直流电压平衡的手段,提出了一种基于直流母线能量交换的直流电压平衡控制方法.分析了基于交流电源母线能量交换的直流电容电压平衡控制方法的原理,提出了最大(或最小)电容电压跟踪的平衡控制方法,并在50 MVA STATCOM的PSCAD模型和±18 kvar STATCOM的实验模型上进行了仿真研究.仿真和实验结果验证了稳态模型以及所提出的控制方法的正确性和可行性.     

不平衡电压下IGBT串联STATCOM稳定运行范围确定及应用

利用绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)串联技术,可使压接型IGBT串联静止同步补偿器(StaticSynchronousCompensator,STATCOM)采用结构简单的三相两/三电平拓扑便可直挂于高压配电系统。但是配电系统中电压不平衡会使STATCOM直流侧电容电压产生二倍频波动,严重危及设备运行安全。利用能量守恒建立STATCOM直流电压二倍频波动的数学模型并进行简化,进而分析直流电压波动与电压不平衡度、直流电容容值以及直流电压幅值之间的关系,提出压接型IGBT串联STATCOM直流电压波动稳定运行范围确定方法,实现不平衡电压下对装置运行稳定性的直观判断。最后,通过仿真验证了所提方法的正确性和有效性。     

混合型多电平变流器桥臂电容电压平衡的原理与控制

混合式多电平变流器(HMC)能够实现有功无功独立控制,在直流侧发生故障时,交流侧电流仍然可控,这对于构成直流电网有重要意义。文中研究了HMC的电压合成方法以及在静止同步补偿器(STATCOM)模式下和高压直流(HVDC)模式下的能量平衡原理。基于能量平衡的原理,提出了STATCOM模式下和HVDC模式下桥臂电容稳压控制方法,并提出了HVDC模式下桥臂电容稳压的具体实现方法。为了验证所提出的能量平衡原理及控制策略,根据仿真算例所提供的参数,搭建了端对端直流输电的PSCAD仿真模型,对HMC的启动充电、解锁、有功渐变和直流故障过程进行了仿真。仿真结果显示,HMC能够实现有功无功独立控制,能够隔离直流侧故障,所提出的能量平衡原理与控制方法能够实现桥臂电容的稳压控制。     

储能型双馈风电场联合STATCOM的无功协调控制

针对传统双馈风电机组(DFIG)低电压穿越(LVRT)能力不足问题,提出了储能型双馈风电场联合STATCOM的无功协调控制。该控制是在网侧变流器（GSC）原有的模型上将超级电容经隔离型DC/DC变换器并联到风机直流侧,以此吸收故障期间直流侧产生的不平衡功率;在发生低电压故障时,根据超级电容投入情况,对两侧变流器和并联在风机出口母线上的STATCOM进行无功协调控制来支撑电网电压;同时超级电容储能装置采用电压电流双闭环控制,满足了系统稳定性和经济性的要求。仿真结果表明：该方法应用在风电并网系统中可以使DFIG的LVRT能力得到极大的提升。     

基于改进载波移相SPWM的链式STATCOM电容电压平衡控制策略

介绍了传统载波移相SPWM及脉冲循环换位调制策略,指出了上述方法由于级联H逆变桥的电路参数及损耗差异等因素,无法真正实现链式STATCOM的电容电压平衡。笔者通过对传统载波移相SPWM调制策略进行改进,提出了一种新的链式STATCOM电容电压平衡控制策略,分析了该策略的基本原理与实现过程。通过PSCAD/EMTDC对该控制策略进行了仿真,结果说明,该策略可以很好地实现电容电压的平衡,而且对上层控制、装置的谐波特性不会产生影响。     

LC耦合式级联STATCOM及其控制策略

不同于常规电感滤波式的静止同步补偿器(STATCOM),LC耦合式级联STATCOM(LC-STATCOM)输出滤波器采用电感和电容串联结构,在容性无功补偿、运行效率等方面更具优势。分析了LC-STATCOM的工作原理和运行性能,并建立离散状态方程。针对LC串联存在谐振的问题,提出了适用于LC-STATCOM的状态反馈控制,可以有效地增大谐振阻尼,改善系统基频增益,提高电流控制性能;基于所推导的离散状态方程,构建了输出电容电压状态观测器,利用电压观测值进行状态反馈可以省去电容电压传感器,降低成本。     

静止无功发生器与晶闸管投切电容器协同运行混合无功补偿系统

提出一种低成本混合型无功补偿系统(hybrid var compensator,HVC),它由一台较小容量的静止无功发生器(static synchronous compensator,STATCOM)和较大容量的多组晶闸管投切电容器(thyristor switched capacitor,TSC)构成,其中STATCOM用以实现快速连续无功调节,TSC实现无功的大容量分级调节,二者协同工作使HVC系统兼具STATCOM快速连续无功补偿及TSC低成本大容量无功补偿的优势,实现低成本大容量的无功连续补偿。在分析HVC基本工作原理的基础上,提出基于专家决策的HVC协调控制方法,实现离散子系统TSC和连续子系统STATCOM的协调控制,确保HVC能进行快速大容量的无功补偿,针对传统的STATCOM串级电压控制器中调节器多、控制器参数难以设计的缺点,提出基于瞬时功率平衡的电压控制策略,以降低STATCOM控制复杂度,提高可靠性,使系统更易于实现。仿真及现场应用结果证明HVC能够实现无级连续无功补偿,并且成本低,在满足高电耗企业节能降耗需求的基础上,为应用单位减少了投资。     

一种动态无功电流补偿装置研究分析

模块化电路结构是应用于UPS、大功率电源、高压直流输电等的新型换流器拓扑。本文研究了基于模块化电压源换流器的静止同步补偿器,分析其电路结构和工作原理,经过对单相无功补偿系统的分析,研究了一种动态无功电流检测算法,直接采样电压和电流瞬时值,依据三角变换推导出无功电流的动态幅值,同时给出了系统直流侧和交流侧的控制方法,在完成理论分析的基础上进行了仿真试验。结果表明,模块化STATCOM具有输出波形好、动态无功电流补偿速度快的优点。