SPWM型DSTATCOM的双变量协调控制

基于SPWM变流器结构的静止同步补偿器(DSTATCOM)是一种新型无功补偿装置,它具有发出容性无功功率和吸收感性无功功率的双向补偿功能。通过实验探讨了SPWM型DSTATCOM的控制策略,比较了不同控制策略下DSTATCOM的动态性能。实验结果表明,采用控制角与调制深度相结合的双变量协调控制能获得更好的动态性能。在经典的PI控制中引入前馈环节,进一步提高了装置的响应速度。实验装置从输出容性(感性)额定无功功率切换到感性(容性)无功功率的调节时间不到两个工频周期。     

含DSTATCOM和分布式电源配电网的无功电压协调控制

提出一种基于斜率调节的配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)群的协调控制方法,用于解决同一区域内多个分布式电源的无功电压协调控制问题。建立计及网架参数条件下,无功电压与分布式电源输出有功电流及斜率调节下DSTATCOM输出无功电流之间的关系,并根据装置的最大无功容量整定各个DSTATCOM的调节斜率,合理分配各个装置的无功输出,将已整定的斜率以及线路的电抗之和作为无功电流的比例增益作为负反馈,构成DSTATCOM新的电压参考值,建立基于斜率调节的DSTATCOM群协调控制策略。针对一个含有双分布式电源和DSTATCOM的配电网系统进行仿真,仿真结果表明:该整定斜率调节下能够进行协调各DSTATCOM无功动态行为,不需要控制器间实时通信实现装置无功出力且能够按比例分配并稳定系统电压。     

基于逆系统模型的配电网静止同步补偿器双变量非线性控制策略

通过分析配电网静止同步补偿器(distribution static synchronous compensator,DSTATCOM)的输出电压与电网电压的相角差δ与装置吸收的无功功率和有功功率的关系,建立了DSTATCOM稳态逆系统数学模型。提出以稳态逆系统数学模型为主控制器、电流反馈闭环控制为辅助控制器的双变量(δ和M)电流控制策略,并通过调节δ角控制直流侧电容电压。同时在补偿电流与直流侧电容电压控制中引入非线性PID控制技术,使得装置具有很好的自适应能力。最后经DSTATCOM模拟装置证明了所提控制方法的可行性和有效性。     

配电网静止同步补偿器的前馈解耦控制策略

对DSTATCOM的解耦控制策略进行了研究,通过对系统电路结构的分析获得了存在耦合项的系统模型;采用前馈解耦控制策略,不仅实现了d、q轴电流解耦控制,而且保证了DSTATCOM输出电流可以稳态无差地跟踪其期望值信号:基于瞬时有功功率和瞬时无功功率的定义获得了电流跟踪控制器的期望值信号;在上述研究工作基础上,最终获得了DSTATCOM的双闭环控制系统.仿真与实验结果表明.DSTATCOM采用所提供的前馈解耦控制策略后,配电网PCC电压和DSTATCOM直流侧电压均能及时、有效地调整到其期望值.     

基于LQR的静止同步补偿器滑模控制研究

在低压配电网中,通常使用静止同步补偿器(STATCOM)补偿无功功率,提出一种综合滑模控制、线性二次型调节器(LQR)方法和空间矢量脉宽调制(SVPWM)的配电网STATCOM(DSTATCOM)新型控制策略,电压外环采用滑模控制来调节和稳定直流电压,同时改变系统动态性能,电流内环采用LQR方法进行设计。搭建了低压DSTATCOM实验平台,实验结果表明采用新型控制策略的DSTATCOM直流电压动态响应快,稳态误差小,系统鲁棒性好,能有效补偿电网无功功率,实现了单位功率因数,电网电流的总谐波畸变率(THD)低于5%。     

基于DSP的配电静止无功发生器控制系统

设计了一种基于DSP的配电静止无功发生器(DSTATCOM)控制系统.为改善DSTATCOM装置的无功补偿性能,系统采用了直流侧电容电压的闭环控制.介绍了控制系统的硬件、软件构成和功能,给出了DSTATCOM装置用于改善电压质量时的实验波形.实验结果表明,该装置能快速补偿因负荷无功功率引起的电压下降.     

基于RTDS的DSTATCOM小步长网络建模仿真

分析了DSTATCOM输出电流四象限运行的矢量关系,在RTDS仿真环境中搭建了DSTATCOM小步长仿真网络模型,并通过该仿真网络分别对单变量占控制以及双变量δ和λ配合控制的＋30kvarDSTATCOM进行了仿真研究。结果表明：RTDS动态负载模型从电感性切换到电容性的调整时间不到一个工频周期;DSTATCOM无功功率补偿效果在双变量和配合控制时要优于单变量控制。     

电网电压不对称时配电静止同步补偿器的研究

电网电压不对称条件下配电网静止同步补偿器（DSTATCOM）采用传统检测方法提取的指令电流存在误差,导致其补偿性能变差.针对这个问题,研究了DSTATCOM的基本工作原理,提出一种新型指令电流检测方法,从指令电流检测、电流跟踪控制和直流侧电压稳定方面设计控制系统.一台10kVA的样机实验表明,DSTATCOM能够在电网电压不对称时对谐波和无功功率进行有效补偿.     

基于复功率的电网电压不平衡条件下并网逆变器控制策略

针对电网电压不平衡条件下并网逆变器故障穿越问题,提出一种基于复功率静止坐标系并网逆变器控制策略,与传统旋转坐标系控制策略不同,本文提出的方法通过合并有功、无功功率脉动分量控制6个变量。利用两个调节系数将控制目标组合后实现具有限流功能的协调控制,不仅保证了电网电压不平衡情况下并网逆变器输出有功、无功功率连续调节,同时并网电流峰值维持在额定电流范围内,提高了系统可靠性。最后通过实验验证了提出方案的有效性。     

配电系统无功补偿器DSTATCOM的实现

为了全面系统地认识配电系统无功补偿器(DSTATCOM-Distribution Static Synchronous Compensator),研究其工作特性,本文在分析DSTATCOM工作原理的基础上对其进行了深入的理论分析并建立它的数学模型.采用MATLAB仿真软件对该装置的工作过程进行了仿真研究,并在实验室搭建了无功补偿装置的试验平台.从仿真结果可见,本文分析的工作原理和建立的数学模型是正确的;从试验波形可见,DSTATCOM不仅能够动态调节无功功率,而且其响应速度非常快,对无功功率的调节是连续无级差的,补偿效果是明显的.     

源侧电流检测的DSTATCOM控制策略

为简化DSTATCOM的电流检测与控制算法,提出一种单独控制电源侧电流的补偿控制算法.对直流侧稳压问题进行了详细的分析,给出了控制直流侧电容电压稳定的PI参数整定的详细过程.采用自适应模糊PI控制器,减小电压超调,提高了系统响应速度.对采用所提出的电流控制策略的DSTATCOM进行了仿真研究,并制作了实验样机,通过仿真和实验验证了该控制策略应用于配电网静止同步补偿器的有效性和可行性.实验结果同时证明采用该控制策略后,DSTAT-COM具有稳定的直流侧电压,电源侧得到0.99的功率因数.     

中低压配电静止无功发生器及其驱动技术研究

介绍了一种基于电压型逆变器的中低压配电静止无功发生器(DSTATCOM)的系统构成和研制过程.DSTATCOM的主电路功率开关器件采用IGBT功率管,驱动电路采用了智能集成驱动模块2SD315A,给出了详细的驱动电路及其上电复位电路原理图.DSTATCOM的控制系统采用基于旋转坐标系的直接电流控制方法.为了改善DSTATCOM的无功补偿性能,在控制系统中引入了直流侧电容电压的闭环控制.给出了控制系统的DSP实现,并完成了DSTATCOM用于改善电压质量的实验.     

Reactive Power Compensation in Wind Energy Systems through Resonant Corrector in Distributed Static Compensator

This paper proposes a resonant corrector-based control for the distributed static compensator (DSTATCOM) to compensate voltage and reactive power in a wind energy system (WES). The sinusoidal system transformation to the dq0 reference frame is usually made in order to model proportional-integral (PI) controllers in three-phase power systems. Nevertheless, PI controllers cannot remove completely voltage transients, generating amplitude, and phase voltage errors in the WES response. However, voltage and reactive power compensation in the abc reference frame can be achieved using a DSTATCOM through a resonant corrector. The introduced control law allows the WES to work reliably without magnitude and phase errors, in steady state and under unbalanced transient conditions. The proposed control law is validated through simulations with MATLAB - Simulink^® (Natick, Massachussetts, USA) and experimental laboratory tests using the concept of rapid control prototyping and the real-time simulator Opal-RT^® Technologies (Montreal, QC, Canada).     

Load compensation using DSTATCOM in three-phase,three-wire distribution system under various source voltage and delta connected load conditions

This paper deals with a Distribution STATic COMpensator (DSTATCOM) for balancing of source currents, power factor correction and harmonic mitigation in three-phase, three-wire distribution system supplying delta connected load under various source voltage conditions. The control strategy applied to the DSTATCOM play a major role in its performance. A novel approach based on an improved instantaneous active and reactive current component (IARCC) theory is proposed for generation of three-phase reference currents for DSTATCOM. A three-phase voltage source converter with a dc bus capacitor is employed as DSTACOM which will track the reference currents in a hysteresis band scheme. The performance of DSTATCOM is evaluated under sinusoidal, unbalanced sinusoidal and unbalanced distorted source voltage conditions. Variation in load current, variation in magnitude and harmonic content in source voltage has been considered. Delta connected linear as well as non-linear load conditions have been considered. The performance of the DSTATCOM using the proposed control strategy is demonstrated using simulation results in MATLAB/SIMULINK software. Simulation results demonstrate the feasibility of proposed scheme for the control of DSTACOM.     

采用滑模变结构直接功率控制的回馈级联型逆变器设计与验证

回馈逆变器因可实现能量的双向流动而广泛运用于负载需要4象限运行的场合。为此,对回馈级联型逆变器(EFCI)进行了深入研究。对回馈级联型逆变器H桥整流部分,实现了滑模变结构直接功率控制(SMVR-DPC),除了可实现H桥有功、无功和直流电压控制外,还可减小逆变器输入电流中的谐波,该方法控制简单,具有很好的动态品质和鲁棒性以及小的总谐波畸变率(THD)。对回馈级联型逆变器H桥逆变部分,为了提高直流电压利用率并减小逆变器输出电流中的谐波,对其在60°坐标系中基于3电平逆变器的简化空间矢量调制进行了研究,该简化空间矢量调制的矢量选取与作用时间计算非常简单。最后,仿真与实验结果验证了所提方法的正确性。     

新型无锁相环DSTATCOM直接电流控制方法

传统DSTATCOM直接电流控制方法依赖锁相环和坐标变换,实现较为复杂,本文提出一种新型无锁相环的DSTATCOM直接电流控制方法。通过建立DSTATCOM数学模型,依据矢量等效原理计算出配电网电压有功单位分量和无功单位分量,无需锁相环和坐标变换便可实现无功补偿控制。仿真验证了该方法的可行性。采用DSP控制器TMS320F2812和智能功率模块PM300DVA120,搭建了DSTATCOM系统实验平台,在开关频率10 k Hz、死区时间4μs下获得良好的实验结果。所提方法物理意义清晰且易于嵌入式控制器实现。实验结果表明,所提方法能实现输出电流超前滞后电压的无功补偿实时控制,具有良好的动静态响应性能。     

MMC柔直换流站稳态无功能力研究

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)能够实现无功功率的独立控制和快速调节,MMC柔直换流站可以作为一种厂站级调节资源,提升电力系统无功区域优化水平。为此,针对MMC柔直换流站无功调节能力展开研究。首先,基于典型单端MMC柔直换流站拓扑建立数学模型;其次,分析影响柔直换流站无功能力的设备能力限制和系统运行状态2大类影响因素,提出联结变压器额定容量、联结变压器阀侧耐过电流水平和电压调制比3个约束条件,并推导了无功能力的计算步骤;最后,以张北±500 kV四端柔直电网工程为例,阐述了其在不同有功负荷、直流电压、并网点电压等稳态运行工况下的无功能力和对应的主要约束条件,为柔直工程无功电压控制策略设计和无功安全裕度控制提供了依据。