模糊控制STATCOM电网暂态稳定中的应用

研究设计了一种基于模糊逻辑的控制器,用于静止同步补偿器(STATCOM)在稳态和暂态下的控制。该控制器由主控制器和辅助控制器构成,主控制器用于调节交流侧电压,辅助控制器用于控制直流侧电容的电压。仿真研究和实验结果表明,在发生短路和带有冲击性负荷时,STATCOM能很好地改善电网的暂态稳定性。     

级联STATCOM的直流侧电容电压平衡控制

针对级联静止同步补偿器(STATCOM)直流侧电容电压不平衡问题,通过分析级联STATCOM静止坐标下的单相数学模型,基于解耦变换将有功和无功解耦分离,提出通过总体控制和有功电压平均分配控制来平衡其直流侧电容电压,利用主从控制的思想实现控制要求。主控制器算出级联STATCOM每相交流侧所需总的有功、无功电压及电网电压相位等信息,同时实现对直流侧电容电压的总体控制,从控制器通过对每个级联模块单独控制实现对每个模块进行有功电压平均分配控制。仿真和实验结果表明了该方法的可行性和有效性。     

基于电压空间矢量的STATCOM直接电流控制新方法

为使STATCOM在低开关频率下仍具有较高的补偿精度和较快的响应速度,本文分析了低压STATCOM电压空间矢量调制的基本原理和等效误差电压的约束条件,提出一种改进的双闭环控制策略。电流环采用基于电压空间矢量的双滞环控制方法,滞环外环作用于暂态,以提高STATCOM的补偿精度和响应速度,滞环内环作用于稳态,以降低开关器件的开关频率;主控制器采用对系统参数变化不敏感的内模控制器,进一步提高STATCOM的补偿精度。实验结果表明,该方法在系统稳态时能准确跟踪指令电流的变化,不会造成跟踪松弛,开关频率低;在暂态时,能快速响应系统负载的变化,补偿精度高。     

直流系统中链式STATCOM暂态控制研究

交流侧暂态故障是导致高压直流输电系统换相失败的主要原因,为避免或减少换相失败,换流站中装设大容量H桥链式STATCOM迅速输出无功加快电压恢复。分析了换相失败下直流输电无功需求特性,解析H桥链式STATCOM在系统暂态时稳定控制机理,针对基于瞬时无功理论的解耦控制在不对称系统中的局限性,提出采用去零序瞬时电流跟踪控制方法,将正序、负序电压和电流统一控制,避免装置直流侧支撑电容过电压闭锁跳闸。通过RTDS平台搭建一次系统模型,接入真实的控制器和阀触发系统完成试验验证。当交流侧发生对称或不对称故障时,链式STATCOM迅速响应输出额定无功,加速交流电压恢复并维持系统潮流稳定。试验结果证明了该方法的正确性和可行性。     

应用于LCC-HVDC弱受端的链式STATCOM改进控制策略研究

研究应用于电网换相高压直流输电系统(line commutate converter based high voltage direct current,LCCHVDC)弱受端的链式静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)控制策略,提高其暂态控制性能。首先,对基于比例谐振控制器的分相瞬时电流控制策略进行了论述;其次,将专用降压变的短路阻抗等效至STATCOM主回路,则STATCOM等效直挂在虚拟35k V交流系统,提出虚拟35k V电压瞬时值前馈及其与幅值前馈的在线切换方法、以虚拟35k V电压为控制目标的暂态分相控制策略;最后,将所提出的控制策略运用在国内首套应用于LCCHVDC弱受端换流站的STATCOM中,仿真结果、RTDS试验和工程现场试验验证了其合理性与有效性。     

±200kvar/1.14kV链式STATCOM样机的研制

介绍STATCOM的原理和结构,设计用于试验研究的±200kvar/1.14kV他励型链式STATCOM物理样机,详述主电路和控制系统的设计,给出试验波形.试验结果表明,设计样机具有直流侧电容电压波动小、输出电压谐波含量小、稳态特性好、动态响应速度快及谐波补偿等优点.     

带蓄电池储能的静止同步补偿器的小信号模型建立及其控制

通过DC/DC双向变换器将蓄电池储能接入STATCOM直流侧,直流侧电容将DC/DC侧和STATCOM侧耦合成一整体。通过建立整体的大信号模型的分析,建立了dq坐标系下基于线性解耦的小信号动态模型,实现了DC/DC侧和STATCOM侧的解耦控制。基于该模型,对DC/DC的电流环控制器,以及STATCOM侧电流电压双闭环与功率前馈相结合的控制器设计,实现了对DC/DC侧充放电功率,以及直流侧电容电压稳定输出的控制。并通过Matlab/Simulink仿真验证设计的正确性。     

基于电气阻尼计算的STATCOM次同步振荡控制器设计

文中提出了一种基于电气阻尼计算的STATCOM对次同步振荡的策略。首先推导了含STATCOM系统的简化电磁转矩和电气阻尼表达式,分析了STATCOM及其电压控制等对系统电气阻尼的影响。指出STATCOM的电压控制等可能会复杂化扭振频下的阻尼特性,给STATCOM的控制器设计带来困难。为此考虑各扭振频率的影响,以阻尼计算得到的补偿相位综合最优为目标,将控制器参数设计转化成一个优化问题并用遗传算法求解。最后用特征值计算和电磁暂态时域仿真验证了所设计控制器的有效性。     

新型静止无功发生器的模糊滑模控制方式研究

阐述了新型静止无功发生器(STATCOM)的基本原理,应用滑模变结构理论与模糊控制理论,设计了能同时改善电力系统功角稳定与装设点电压动态性能的STATCOM模糊滑模控制器(FSMC)。针对含STATCOM的单机-无穷大系统进行的电力系统暂态仿真结果表明:与常规STATCOM控制器相比,设计的模糊滑模控制器能更有效地提高电力系统的稳定性,改善动态响应品质。     

UIPC与STATCOM联合改善风电并网系统电压稳定性

针对由风电出力不稳定性和间歇性所导致的电压不稳定的问题,本文充分结合FACTS技术的优点,提出一种将统一相间功率控制器(UIPC)和静止同步补偿器(STATCOM)联合起来,应用于风电并网系统中的方法,以改善风电并网系统的暂态电压稳定性。该方法是在风电场与电网的连接线上串联统一相间功率控制器(UIPC),将STATCOM并联在风电场的母线上;利用UIPC调节风电场与电网之间的功率的流动,并在系统发生短路故障时限制短路电流,以此降低故障发生时母线电压跌落的程度,同时使用STATCOM进行无功补偿,使电压得到及时的恢复。本文通过建立相应的仿真模型,利用UIPC和STATCOM对风电并网系统电压稳定性进行联合控制,结果表明该方式在风电并网系统中会使系统电压暂态稳定性得到极大的加强。     

±200 Mvar静止同步补偿器的电网电压控制策略

结合南方电网±200 Mvar链式静止同步补偿器(STATCOM)的应用实践,研究了大容量STATCOM对电网电压的控制策略。基于STATCOM装置的动态无功补偿原理,介绍了STATCOM装置4种控制模式,指出正式运行时仅采用稳态调压和暂态电压控制2种模式,根据目标母线电压自动进行模式识别和切换。介绍了稳态调压控制基本参数的设计,分析了该模式下STATCOM对电网电压的调节范围和效果。通过对电网故障的针对性分析,设计了STATCOM暂态电压控制逻辑,指出近端故障时可进入零无功的主动闭锁状态。对比全日电网电压曲线和STATCOM无功曲线,印证了STATCOM稳态调压模式可跟踪电网电压进行实时调节。分析故障录波数据,验证了STATCOM在电网故障时可在20 ms左右达到90%的最大暂态输出的设计要求。实践证实了所述的STATCOM的电网电压控制策略的可行性和有效性。     

考虑暂态电压安全的STATCOM安装地点选择和容量优化

建立考虑多故障暂态电压安全的静止同步补偿器(STATCOM)安装地点和容量优化的数学模型。通过特定故障后系统母线电压恢复到0.75 pu以上的时间确定敏感母线,综合考虑敏感母线和系统区域平衡确定STATCOM的安装地点。STATCOM容量优化模型以多台STATCOM容量之和最小为目标,以故障切除后1 s母线电压恢复值不低于0.75 pu作为系统暂态电压安全约束,通过计算节点电压分别对于各台STATCOM容量的轨迹灵敏度,将暂态电压安全约束转化为关于STATCOM容量的线性不等式约束,进而采用线性规划方法可解出满足多个故障下系统暂态电压安全要求的STATCOM容量。最后,通过IEEE9节点和39节点系统的仿真计算验证了所提出STATCOM安装地点和容量优化方法的正确性。     

考虑暂态电压安全的STATCOM安装地点选择和容量优化

建立考虑多故障暂态电压安全的静止同步补偿器(STATCOM)安装地点和容量优化的教学模型.通过特定故障后系统母线电压恢复到0.75 pu以上的时间确定敏感母线,综合考虑敏感母线和系统区域平衡确定STATCOM的安装地点.STATCOM容量优化模型以多台STATCOM容量之和最小为目标,以故障切除后1 s母线电压恢复值不低于0.75 pu作为系统暂态电压安全约束,通过计算节点电压分别对于各台STATCOM容量的轨迹灵敏度,将暂态电压安全约束转化为关于STATCOM容量的线性不等式约束,进而采用线性规划方法可解出满足多个故障下系统暂态电压安全要求的STATCOM容量.最后,通过IEEE9节点和39节点系统的仿真计算验证了所提出STATCOM安装地点和容量优化方法的正确性.     

STATCOM与HVDC综合协调控制策略

目前,针对STATCOM与HVDC协调控制进行详细研究的文献较少。提出了一种兼顾系统暂、稳态特性的STATCOM和HVDC综合协调控制策略,该协调控制策略共包括稳态调压控制、稳态恒无功控制、暂态控制和闭锁控制4种模式,并为进一步抑制换相失败的发生提出暂态控制模式下的附加控制。基于实际工程控制逻辑和参数,搭建逆变侧含链式STATCOM的高压直流输电PSCAD/EMTDC模型,在多种工况下对所提协调控制策略进行仿真验证。研究表明:稳态工况下,该协调控制策略能减少电压波动,提高系统对电压控制的精确度;暂态工况下,该协调控制策略能抑制换相失败的发生,改善系统恢复特性,附加控制的加入能进一步改善系统暂态特性。     

含无功补偿装置的风电并网系统暂态电压稳定性研究

针对大规模风电并网后系统的暂态电压稳定性问题,阐述了暂态电压失稳的机理以及暂态电压稳定性的分析计算方法,介绍了2种重要的无功补偿装置SVC和STATCOM。采用BPA软件对国内某一实际电网进行了仿真分析,结果表明,风速变化和系统发生短路故障均会对系统的暂态电压稳定性造成影响,导致系统的电压水平降低。装设SVC或STATCOM对系统电压均有支撑作用,且STATCOM对电压的支撑作用更加明显。     

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。     

负载不平衡环境下链式STATCOM的控制方法

正针对负载不平衡环境下链式静止同步补偿器(STATCOM)的控制问题,建立了其不平衡条件下正序、负序数学模型,构建了正序及负序环境下链式STATCOM的神经元解耦控制模型,提出一种基于神经元解耦的负载不平衡下链式STATCOM的正序-负序双环控制方法,正序控制环控制STATCOM装置补偿负载所需无功,负序控制环补偿负载不平衡情况下的负序电流,引入神经网络提高系统响应速度及控制准确度。采用主从控制方案实现控制要求,主控制器用于实现负载不平衡下正序-负序双环控制算法;从控制器利用有功电压均等分配的控制方法来实现各模块直流侧电容电压平衡。仿真与实验表明:该方法可以有效地解决链式STATCOM对不平衡负载的补偿问题,具有一定的工程参考价值。     

STATCOM在电网暂态电压稳定中的应用仿真

由于动态无功补偿能力不足,受端电网有可能会面临暂态电压稳定问题。本文在介绍动态无功补偿装置STATCOM的工作原理和模型基础上,以北京电网2011年网架结构为背景开展了静止无功补偿器(STATCOM)在北京电网中的应用仿真,论证了STATCOM对电网暂态电压的动态支撑作用。通过对其安装效果进行仿真计算和分析比较,提出了STATCOM在电网暂态电压稳定中的应用建议。     

静止同步补偿器电压控制器的设计与实现

提出了STATCOM用于维持接入点电压的控制策略,并设计出了相应的变结构神经网络模糊控制器,给出了控制器的DSP实现方案.开发出了采用变结构神经网络模糊控制的基于PWM控制方式的±300kvar STATCOM实验装置.为了验证STATCOM装置维持接入点电压的性能,论文给出了装置在冲击性无功负荷和电网电压不平衡情况下的实验结果,实验结果证明了STATCOM实验装置维持接入点电压控制策略的可行性和正确性.     

STATCOM基本控制与附加控制的比较研究

STATCOM是柔性交流输电系统(FACTS)中无功补偿的发展方向,其基本控制方式的研究具有重要意义。首先运用PSCAD/EMTDC软件对STATCOM两种基本控制策略:恒电压控制与恒无功控制进行仿真分析并比较两种控制方式的优缺点。为了改善直流侧电容电压波动问题,在基本控制基础上附加定直流侧电压控制并取得了良好的效果。最后,分析强制补偿控制投入后对带有定直流侧电压的恒无功控制策略的影响,指出恒无功控制在提高电力系统暂态稳定性方面的优势。