基于晶闸管的静止同步补偿器的建模与实现

通过对静止同步补偿器(STATCOM)换流过程的分析,说明基于晶闸管的电压型和电流型STATCOM的基本原理,建立并求解基于三相回路方程和功率平衡方程的数学模型。提出当工作角度满足要求时,电压型晶闸管STATCOM可吸收无功,电流型晶闸管STATCOM可发出无功。构建了12脉冲电压型晶闸管STATCOM样机装置,实验验证了电压型晶闸管STATCOM的可行性。实验结果表明,电压型晶闸管STATCOM在其工作范围内能吸收连续可调无功功率。装置工作电流谐波小,具备普通STATCOM装置的优点,可用于电力系统无功补偿领域。采用该装置可以降低STATCOM的成本,实现国产化。     

基于晶闸管的STATCOM原理和实现

通过对静止同步补偿器（STATCOM）换流过程的分析,提出当STATCOM工作角度超前于系统电压时,可以用晶闸管代替可关断器件,实现可吸收无功功率的基于晶闸管的STATCOM。文中构建了12脉晶闸管STATCOM样机装置,并设计了基于现场可编程逻辑器件和数字信号处理器的数字控制器,以提供高精度晶闸管触发脉冲,满足样机装置触发要求。样机实验验证了晶闸管STATCOM的可行性,实验结果表明,基于晶闸管的STATCOM在其工作范围内能吸收连续可调无功功率,装置工作电流谐波小,具备了普通STATCOM装置的优点,可用于电力系统无功补偿领域。     

50kvar用户端STATCOM主电路参数的设计

静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)是一种应用广泛、性能非常好的动态无功补偿装置。介绍了用户端STATCOM的基本原理及直接电流控制方法,给出了50 kvar容量STATCOM的主电路参数选择的方法;通过实验证明STATCOM具有良好的无功补偿效果和动态补偿性能。     

全桥型STATCOM的静止无功补偿技术

文中从电容充放电的角度研究了全桥型STATCOM无功控制技术。首先对当前国内外无功补偿器的发展和研究现状进行了分析,论述了本课题研究的意义。然后对该无功补偿器的电路结构、工作原理、数学模型和控制方法分别进行了详细的阐述;为了验证其连续无功控制效果,文中采用PSIM软件搭建了仿真模型,仿真结果验证了该无功补偿技术的可控性和无功补偿效果。     

50kvar用户端STATCOM主电路参数的设计

静止同步补偿器（Static Synchronous Compensator,STATCOM）是一种应用广泛、性能非常好的动态无功补偿装置。介绍了用户端STATCOM的基本原理及直接电流控制方法,给出了50kvar容量STATCOM的主电路参数选择的方法;通过实验证明STATCOM具有良好的无功补偿效果和动态补偿性能。     

采用IGCT链式逆变器的50 MVA STATCOM

基于链式逆变器的静止无功发生器（STATCOM）具有比基于变压器多重化逆变器的STATCOM更多的优点。文中介绍了50 MVA STATCOM的主要作用及技术指标，给出了基于集成门木及换相晶闸管（IGCT）链式逆变器的主电路50 MVA STATCOM的构成、基于谐波优化的脉宽调制（PWM）控制策略。装置的满载出厂试验采用等价额定工况运行试验。文中给出了等价额定工况运行试验的原理以及试验结果。试验结果表明，链节设计达到了链式STATCOM技术标准的要求。     

新型磁控开关混合无功补偿系统的研究

实际电力系统中利用机械开关对无功补偿装置进行投切时,一方面会产生冲击电流,另一方面也会损坏机械开关,因此通过对晶闸管投切电容器(Thyristor Switched Capacitor,TSC)和静止无功发生器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)的基本结构、运行特性和控制原理进行研究分析,结合二者控制特点和优势,提出一种新型磁控开关混合无功补偿系统(Hybrid Var Compensator,HVC)。该系统由容量较大的多组TSC和容量较小的STATCOM组成。采用晶闸管无触点开关实现TSC的分级投切,避免无功补偿装置和投切电容开关对系统产生较大的冲击电流;利用STATCOM完成连续功率补偿,从而避免了冲击电流的影响,同时实现低成本快速连续大容量的无功补偿。通过理论分析和Matlab/Simulink仿真实验均证该方案具有暂态涌流小、响应速度快、可靠性高的优点。     

基于逆系统方法有功-无功解耦PWM控制的链式STATCOM动态控制策略研究

大容量链式静止同步补偿器(链式STATCOM)具有独特的优点,但也存在无功动态响应时间常数大的劣势.该文结合国家电网公司攻关项目--上海西郊变±50Mvar链式STATCOM的研制,重点研究了正常工况下链式STATCOM的快速闭环无功控制方法.建立了链式STATCOM的有功-无功暂态模型,通过引入多变量非线性控制逆系统方法,设计了基于逆系统方法和有功-无功解耦的非线性动态无功控制策略.在一台链式STATCOM物理样机上实现该动态控制策略,实验结果表明所提的无功闭环控制方法具有优良的动态性能,使链式STATCOM的闭环无功响应时间减小至10ms以内.     

大容量链式STATCOM150Hz优化PWM控制策略的研究

正在研制的±50Mvar链式静止无功发生器(Cascade STATCOM)主开关管将采用集成门极换向晶闸管(IGCT),受其开关频率限制,主逆变器的调制方式选择范围有限.本文研究大容量链式STATCOM的150Hz优化脉宽调制策略,给出了150Hz优化PWM控制的基本算法及性能的理论分析.针对链式逆变器特有的直流电容电压不平衡问题,研究了脉冲循环换位机制在直流电容电压平衡控制方面的性能.在±18kvar链式STATCOM的原理样机上实现了本文设计的150Hz优化PWM控制,实验结果表明这种控制策略能够符合工程设计要求.     

±200MVar链式静止无功补偿器稳态控制策略及仿真分析

随着大电网交直流系统混联运行,系统电压稳定和功态无功补偿日显重要。STATCOM设备稳态运行时与机械式无功补偿协调控制,可以实现定无功和对目标母线定电压控制,并及时响应调度无功曲线。文中对STATCOM稳态控制策略和防误策略进行研究分析,在此基础上建立了PSCAD模型,仿真分析了其定电压/定无功性能,仿真表明装置达到预定控制要求,对后续工程应用有较好指导意义。     

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。     

Firefly Optimization Algorithm for the Reactive Power Control of an Isolated Wind-Diesel System

This paper investigates the application of firefly optimization algorithm to design an optimal control for voltage stability of a stand-alone hybrid renewable generation unit based on reactive power control. The studied renewable generation unit mainly consists of a permanent magnet induction generator driven by wind turbine and a synchronous generator driven by diesel engine. A STATCOM is used to stabilize the terminal load bus voltage via compensating of reactive power. The main control objective aims to stabilize the terminal load voltage against any disturbances in load reactive power and/or input wind power by adjusting the total system reactive power. This is accomplished by controlling STATCOM phase angle and hence to control the load bus voltage and also by controlling the excitation voltage of the synchronous generator. The proposed renewable energy power system based on the proposed optimal controller has been tested through step change in input wind power and load reactive power. The system performance based on the proposed control is compared with model predictive control, a robust H_∞ control, and a classical PI control.     

基于灰色预测的静止同步补偿器控制

针对模型参数变化和噪声干扰的静止同步补偿器(STATCOM)单机无穷大系统,提出了一种基于灰色预测的无功电流控制。运用GM(1,1)模型预测下一时刻的无功电流,并根据STATCOM非线性数学模型建立了系统无功补偿电流的控制模型。从而将无功电流灰色预测控制补偿到PID控制中,利用来色系统理论进行预报,具有不必完全知道被控对象结构、参数和特性的优点,这对于像STATCOM这样大型非线性系统的预测控制实现非常有利。仿真结果表明,该方法比传统的PID控制具有更强的跟踪能力和鲁棒性。     

基于NPC三电平变换器的STATCOM研究

为实现对中点箝位式三电平静止同步无功补偿器(STATCOM)的有效控制,提出了一种结合空间电压矢量调制(SVPWM)和电流解耦控制的方法。该方法通过对有功无功电流的解耦控制可以实现对负载无功电流的精确快速跟踪;采用的SVPWM调制算法使计算简化,便于在数字系统上实现。基于实物实验台进行的实验结果表明,提出的控制方法可以对STATCOM进行有效控制,实现了对无功负载变化的大范围快速响应,控制系统具有良好的静动态特性。     

一种改进的i_p-i_q无功电流检测方法及其应用

静止无功补偿器(STATCOM)是一种广泛应用的动态无功补偿装置,其指令电流检测一般采用i_p-i_q运算方式。但是,传统的i_p-i_q运算方式直接把负载电流无功分量作为STATCOM输出无功电流指令值,这就要求STATCOM的安装位置必须与负载电流检测点一致,限制了STATCOM位置的灵活选择。针对此问题,提出了一种基于瞬时功率平衡原理的改进的ip-iq无功电流检测方法,该方法引入了检测点与补偿点两处的电压相位信息,使得STATCOM补偿点的位置不再受负载电流检测点的限制。将改进的ip-iq电流检测方法应用到跨变压器STATCOM系统中,仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于关断角偏差量的背靠背直流系统换相失败抑制研究

STATCOM的输出特性极易受到不同工况影响而未达到理想的出力状态。在换流站、受端系统和STATCOM的无功交互作用下, STATCOM存在超调及输出能力不足问题,后者增大了系统发生换相失败概率。提出一种新型附加关断角偏差量作为STATCOM无功电压协调控制策略。首先,分析不同工况下STATCOM输出特性;其次,基于受端电气量的暂态变化过程对无功控制环节进行改进。最后,以南方某背靠背受端电网为工程背景,基于Pscad/Emtdc仿真平台验证了所提协调控制策略的有效性。     

±50 kvar静止无功发生器的的软硬件设计

根据中、低压配电系统或工业负荷补偿的要求,提出了基于DSP的静止同步补偿器(STATCOM)软硬件的设计方法,并在此基础上研制了一台±50 kvar STATCOM装置。重点介绍了装置的主电路设计、基于TMS320F2812 DSP的闭环反馈间接电流控制器的硬件结构和控制系统的软件设计以及STATCOM的保护电路设计。实验结果表明,基于该设计方法的±50 kvarSTATCOM装置有着较好的无功补偿效果,具有较好的工程应用前景。     

基于目标全息反馈的STATCOM与发电机励磁协调控制研究

针对含有静止同步无功补偿器的发电机励磁系统,采用目标全息反馈法（Nonlinear Control designmethod with Objective Holographic Feedbacks,NCOHF）推导该系统的协调控制规律,使各控制目标均在给定性能指标中得以约束,以获得良好的系统性能.分别选定机端电压偏差、STATCOM的有功电流偏差以及无功电流偏差为控制目标,设计NCOHF协调控制器,并采用极点配置法整定控制器中的k参数.仿真结果表明：在该控制器作用下,发电机具有良好的输出特性,既能有效消除机端电压偏差,又能精准追踪电磁功率给定值;同时合理分配STATCOM的无功功率,提高电力系统的稳定性.因此,该协调控制器能很好地兼顾各控制目标的动、静态性能,并具有良好的应用价值.     

负荷补偿用静止同步补偿器控制方法的研究

针对低压配电系统或工业负荷的特点,提出一种适用于小功率静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)装置的基于电流直接控制的控制方案,并用MATLAB软件进行了仿真验证。实验采用基于DSP控制的实验平台,设计了50 kvar STATCOM实验系统。将仿真结果和实验结果对比,证明设计的可行性。通过对STATCOM进行的基波无功补偿实验和谐波与基波无功的全补偿实验,证明STATCOM的良好的无功补偿性能。