STATCOM提高系统暂态稳定及阻尼的动模实验研究

介绍了在清华大学±１０ｋｖａｒｓｔａｔｉｃ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ（ＳＴＡＴＣＯＭ） 动模装置上最新的实验结果。在系统发生故障时,ＳＴＡＴＣＯＭ 如何向系统贡献力量是本文主要研究的问题。从系统解列固然可以保护ＳＴＡＴＣＯＭ 自身安全,但却由于太长的恢复时间而丧失了其在系统最需要电压支持时可以快速吞吐无功的优点,并介绍了ＳＴＡＴＣＯＭ 在异常工况下脉冲封锁、快速恢复技术的动模实验结果。在该技术的基础上,还报道了ＳＴＡＴＣＯＭ 用以提高系统暂态稳定和增强系统阻尼的动模实验结果,证明了ＳＴＡＴＣＯＭ 可提高输电系统传输容量极限,实验还验证了ＳＴＡＴＣＯＭ 电压控制与阻尼控制之间的矛盾     

静止同步补偿器多目标协调控制器的设计

指出了在ＳＴＡＴＣＯＭ（ＳｔａｔｉｃＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＣｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ,静止同步补偿器）控制器设计过程中面临的多控制目标协调问题。除了快速的电压支撑功能以外,ＳＴＡＴＣＯＭ在电力系统中还应该起到提高暂态稳定极限,阻尼功率振荡等作用。本文从理论分析和数字仿真两方面分析了这些控制目标的矛盾并指出了在各种状态下ＳＴＡＴＣＯＭ控制器设计的原则,即根据当前时刻系统的状态确定主要的控制目标。在不严重损害其它目标的实现的前提下尽可能提高该控制目标要求的性能。本文根据这些原则设计了ＳＴＡＴＣＯＭ的协调控制器。数字仿真表明该方法可取得满意的控制效果。     

STATCOM在系统不对称下的开关函数分析法

基于多重化逆变器ＳＴＡＴＣＯＭ的等效开关传递函数,详细分析和解释了ＳＴＡＴＣＯＭ在系统不对称条件下的运行特点以及出现这种特点的原因,同时分析了装置参数对ＳＴＡＴＣＯＭ的性能影响。分析结果与利用ＳＴＡＴＣＯＭ在系统不对称下的数学模型分析的结论完全相同,且得到了仿真和实验结果的验证。这表明开关传递函数分析方法是一种简单、直观、物理概念清晰的有效方法。     

系统电压畸变时STATCOM的运动性能研究

基于ＳＴＡＴＣＯＭ的标幺值数学模型,研究了系统电压畸变条件下ＳＴＡＴＣＯＭ的电压电流运行特性,讨论了ＳＴＡＴＣＯＭ谐波电压电流与装置主电路参数的关系,给出了ＬＣ谐波条件,理论分析结果得到了ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ数字仿真以及１０ｋｖａｒ ＳＴＡＴＣＯＭ动模装置实验的双重验证。     

脉冲封锁保护方式在静止无功发生器中的应用

静止无功发生器（ＳＴＡＴＣＯＭ）装置设计中的一个关键问题是保护系统的设计。脉冲封锁保护方式可使装置在经受瞬时扰动或故障后迅速投入使用,不必经历缓慢的启动并网过程。文中以国内第１台±３００ｋｖａｒＳＴＡＴＣＯＭ工业样机为例,分析了变压器磁路不饱和与饱和两种情况下脉冲封锁引起直流侧过电压的机理。引入的抑制直流侧过电压的附加电路已成功运用于±３００ｋｖａｒＳＴＡＴＣＯＭ。现场测试结果表明了分析的正确性及抑制过电压的有效性。     

静止同步补偿器的标幺化模型及开环响应时间常数分析

静止同步补偿器（ＳＴＡＴＣＯＭ）的标幺化建模是迄今为止国内外都没有得到解决的难题。作者在开发 同容量的ＳＴＡＴＣＯＭ装置所积累的理论和工程经验的基础上,提出了一个真正标幺化意义上的ＳＴＡＴＣＯＭ数学模型,并以此数学模型为基础,揭示了ＳＴＡＴＣＯＭ开环响应时间常数与装置主电路参数的相互关系。该模型为ＳＴＡＴＣＯＭ的各种稳态暂态性能分析及控制器参数设计提供了系统化方法。     

基于规则的STATCOM的控制器设计

了ＳＴＡＴ驿发电机同步及阻尼力矩系数的影响,指出并解释了在某些系统参数及运行条件下固定控制参数的ＳＴＡＴＣＯＭ可能向系统提供零阻尼或负阻尼的现象,分析了ＳＴＡＴＣＯＭ电压控制与阻尼控制之间的矛盾。在理论分析的基础上,了基于规则的协调控制器,数字仿真结果表明该控制方法可在所有的运行条件下有效地提高系统稳定性。这是固定参数控制所无法做到的。     

STATCOM电压控制系统性能分析

电压反馈控制是ＳＴＡＴＣＯＭ（静止同步补偿器）控制器中必不可少的核心环节之一。论文从理论分析、数字仿真、动模实验３个方面对影响ＳＴＡＴＣＯＭ电压控制器性能的因素进行了分析。这些因素包括ＳＴＡＴＣＯＭ安装点的短路阻抗、系统抗的动态特性、ＳＴＡＴＣＯＭ运行点、脉冲发生器的同步锁相技术和系统负荷等。还分析了ＳＴＡＴＣＯＭ电流控制的稳定问题。并指出动态增益是决定控制器稳定性的关键参数,给出了工程实用中提高     

STATCOM应用于2010年华中电网的初步研究

随着三峡电站投入运行,２０１０年时华中电网的暂态电压稳定问题越发严重。文中利用清华大学提供的静止补偿器（ＳＴＡＴＣＯＭ）的数学模型,并采用中国电力科学研究院的电力系统综合分析程序,对ＳＴＡＴＣＯＭ接入华中电网进行了技术可行性仿真研究。所得结论为ＳＴＡＴＣＯＭ在中国的产业化提供了可行性参考。     

统一潮流控制器电磁暂态过程数字仿真的初步研究

首先对ＵＰＦＣ并联部分ＳＴＡＴＣＯＭ的电磁暂态特性进行了详细的仿真。采用ＧＴＯ结构的逆变器,构造了两种类型的ＳＴＡＴＣＯＭ产暂态模型。在ＳＴＡＴＣＯＭ仿真的基础上,进行了ＵＰＦＣ一些电磁暂态特性的仿真。仿真采用了常规的ＰＩＤ控制方法,适当选取了ＰＩＤ参数,能够使设备表现出良好的性能。仿真结果表明,,ＰＵＦＣ能够对系统的潮流和电压进行有效的控制。仿真工作晃应用ＥＭＴＰ进行的。     

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。     

链式静止同步补偿器直流侧电容电压平衡控制

针对链式静止同步补偿器（STATCOM）直流侧电容电压平衡问题,建立了链式STATCOM的单相等效数学模型,在分层控制架构的基础上,提出相邻电感均衡能量来控制其各模块直流侧电容电压平衡。上层通过前馈解耦控制实现系统总的有功和无功控制;下层采用所提出的控制方法,以电感作为中间储能单元转移电压高的直流侧电容能量来控制直流侧电压大小;最后给出了相邻电感均衡能量控制具体的实现方法。仿真与试验结果表明,方法可以有效地稳定链式STATCOM直流侧电容电压,具有精度高、速度快、控制方法简单等特点。     

他励式STATCOM他励电源容量的选择研究

静止同步补偿器(STATCOM)的直流侧是电容器,如何保持直流侧电容电压的稳定是STATCOM可靠运行的关键。STATCOM逆变器直流侧电容电压的建立可分为自励式和他励式,他励式STATCOM逆变器的直流侧电容电压由他励电源来提供,他励方式不但可以稳定直流电压,同时还有抑制STATCOM在动态切换过程中直流电压波动的作用,在大容量STAT-COM中得到了应用。本文对比了自励式与他励式STATCOM,分析了他励电源的稳压及动态调节机理,并通过理论分析和仿真实验,给出了基于三相电压源型逆变器的他励式STATCOM中他励电源容量选择及参数设计的方法,为他励电源的设计提供了基本的参考依据。     

基于级联式电压源逆变器的静止同步补偿器直流电压控制策略

提出了一种基于级联式逆变器的静止同步补偿器直流电容电压控制策略。利用开关函数概念设计电压控制器,克服了非线性物理开关造成的仿真时间过长的问题,同时采用可消除谐波的调制方法将谐波失真控制到最小。仿真实验结果表明:该电压源逆变器的拓扑结构决定了该静止同步补偿器可以在无变压器的情况下运行;采用上述控制策略设计的电压控制器能够在扰动作用下迅速将直流电容电压和负载母线电压调节为稳态值。     

不平衡工况下配电网STATCOM的控制策略

针对系统电压不平衡对静止同步无功补偿器(STATCOM)运行的影响:直流侧电容会产生2倍频的电压波动;交流侧输出3次谐波电压和电流.影响STATCOM的输出性能及安全运行的问题.提出了解决方法和策略.STATCOM主要由直流侧电容、二电平逆变器和连接电抗器等组成.为改善STATCOM的运行特性.采取增大STATCOM直流侧电容容量的方法来抑制3次谐波电流:认为抑制3次谐波唯一的途径在于改进开关函数.采用新的开关函数后,STATCOM逆变器输出电压与直流侧电容两端电压的波动无关.实现了抑制3次谐波电流的目的;采用负序电压前馈控制策略.即采用不平衡控制策略.使得STATCOM逆变器的负序电流为零,达到抑制负序电流的目的.采用Matlab对所提出的方法和控制策略进行了仿真.结果表明.所提方法正确且策略有效.     

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.     

STATCOM直流侧电容值对系统谐波含量和电容电压波动幅值的影响及其选择

使用PSCAD／EMTDC软件建立一个利用静止补偿器STATCOM(STATic COMpensator)进行无功补偿的仿真系统．分析了不同STATCOM直流电吝值对系统谐波含量和电吝电压波动幅值的影响．得出了系统谐波含量和直流电容电压波动幅值随电容值的变化规律,提出了根据降低STATCOM出口端电压的谐波含量和保持直流电容电压波动幅值在一定范围内的要求来选择其电吝值的方法．由该方法得出的仿真系统中STATCOM的电容值跟按其他直流电吝选择方法所得的结果相符。仿真系统中的STATCOM在该电容值下有较好的工作性能。     

A new configuration of two-level 48-pulse VSCs based STATCOM for voltage regulation

In this paper, a new configuration of STATCOM (Static Compensator) with constant DC link voltage is proposed for the voltage regulation. The proposed STATCOM consists of eight sets of two-level double-way Voltage Source Converters (VSCs). Each double-way VSC consists of two six-pulse VSCs connected through an open winding transformer unit. The phase-angle difference between these two VSCs is varied for the reactive power control. The proposed STATCOM model is developed using MATLAB/Simulink, SimPowerSystems (SPS) toolboxes and dynamic performance is studied for the change in the reference reactive power, the terminal voltage reference and voltage control under switching on an inductive and a capacitive loads. Simulation results are presented to demonstrate the voltage regulation capability of the STATCOM under these conditions.     

Investigation of performance of UPFC without DC link capacitor

This paper presents an analysis of the dynamic operation of unified power flow controller without DC link capacitor. In this scheme of UPFC the shunt converter present in the static synchronous compensator is operated as a current source rectifier, which maintains a fixed DC voltage and DC current on the DC link without capacitor. The capacitor in the DC link is replaced by an AC filter on the line side with a very small value to reduce higher order harmonics. The voltage source inverter present in the series compensator is operated with space vector modulation technique. The proposed scheme is fully validated through digital simulation. The simulated results show that the DC link voltage is maintained constant without DC link capacitor; STATCOM provides good voltage regulation and static synchronous series compensator influences power flow over the transmission line. Transient responses of single machine infinite bus power system have also been presented.