基于双环控制器的电容分裂式三相四线制DSTATCOM控制方法

针对不对称负载无功补偿装置电容分裂式三相四线制DSTATCOM补偿精度问题,建立了分析模型,针对传统PI控制器对于周期性信号跟踪较差的问题,提出了基于双环控制器的电容分裂式三相四线制DSTATCOM控制方法。该方法将能够对指令快速响应的PI控制器与能够对周期性信号高精度控制的重复控制器相结合,构成双环控制器,并将其应用到DSTATCOM内环电流跟踪环节。对该控制器的设计进行了详细分析以及仿真与实验验证,结果表明采用所提出的双环控制方法,可以在保证响应速度的同时提高电流跟踪精度,实现电容分裂式三相四线制DSTATCOM对不对称负载的无功补偿功能,降低装置输出电流及畸变率,提高DSTATCOM并网电流质量,补偿效果较传统PI控制方法大幅提高。     

DSTATCOM直流侧电压滑模控制研究

直流侧电容电压的稳定很大程度上决定了应用于配电网的静止同步补偿器(DSTATCOM)电流发生能力,针对传统对直流侧电压控制方法的不足,提出一种新型滑模变结构控制规律。对DSTATCOM指令电流运算和电流跟踪控制两个重要部分进行了详细说明,合理选用电气器件并设计了一台10 kVA的DSTATCOM样机,实验结果表明这里提出的一种具有饱和特性的滑模控制可有效减小采用一般滑模控制产生的电压抖振现象,并显著减少了DSTATCOM补偿后系统电流毛刺情况,验证了该控制规律的合理性与有效性。     

基于DSP和新型滑模控制的DSTATCOM研究

为提高配电网静止同步补偿器(Distribution Static Synchronous Compensator,DSTATCOM)控制系统的鲁棒性和动态性能,在对DSTATCOM非线性数学模型时域分析的基础上,得出滑模控制的一般规律。为削弱滑模控制的抖振现象,提出一种新型滑模控制方法。该方法将滑模面分解为两个滑模子面,根据滑模子面的偏离程度分别采用不同的滑模控制规律,既保证了电流跟踪的快速性又削弱了抖振现象。研制了一台基于DSP的DSTATCOM样机,给出硬件原理和软件设计流程。实验结果表明,该控制方法动态响应快、鲁棒性好、能较好地抑制电流的毛刺现象,证明了该方法的正确性和可行性。     

直接电流控制的配电静止无功发生器用于改善电压质量的研究

介绍了一种采用直接电流控制的用于改善中低压配电网电压质量的新型静止无功发生器(DSTATCOM),其主电路采用基于VSI-SPWM结构的电压型逆变器,指令电流的运算和补偿电流的控制均采用同步旋转参考坐标系。重点论述了DSTATCOM用于抑制电压跌落和电压闪变两种常见的电压质量问题。根据无功指令电流形成的不同方法, DSTATCOM有电流控制模式和电压控制模式两种运行模式。在两种运行模式下对DSTATCOM抑制电压跌落和电压闪变进行了仿真研究,仿真结果表明,电流控制模式适合于抑制电压闪变,而电压控制模式适合于抑制电压跌落。     

级联型DSTATCOM固定开关频率PWM电流控制

基于三角载波固定开关频率PWM电流控制方法及单极性载波移相SPWM(CPS-SPWM)开关调制策略,通过在电流控制通道上引入电网电压前馈,提出一种应用在级联H桥型配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)中的固定开关频率PWM电流解耦控制策略,并建市了该电流控制策略下级联H桥型DSTATCOM的数学模型.理论分析和实验表明,当电网电压三相不平衡时,采用该电流解耦控制策略能消除电网电压对电流控制的扰动,装置三相电流跟踪控制相互独立;电流跟踪控制误差明显减小,从而有效提高了电流跟踪控制的精度.     

不平衡负载下DSTATCOM非线性控制研究

低压配电网中,通常使用静止同步补偿器(DSTATCOM)补偿无功功率和不平衡负载造成的负序电流,针对DSTATCOM具有强耦合、多变量、非线性特性,提出一种综合滑模控制、状态反馈精确线性化和空间矢量调制(SVPWM)的非线性控制方法。三相不平衡负载下,采用瞬时对称分量法和信号延迟对消(DSC)法计算出负载电流、DSTATCOM输出电流正、负序分量,然后分别对正、负序分量进行非线性控制。实验表明采用新型控制策略的DSTATCOM在不平衡负载下,有效补偿了无功电流和负序电流,实现了电网单位功率因数,电网电流总谐波畸变率(THD)低于5%,不平衡度达到国标要求。     

基于预测电流控制的配电网无功补偿器研究

配电网静止无功补偿器(DSTATCOM)是用户电力技术的重要装置之一.提出基于预测电流控制的双环控制方法,利用DSTATCOM来抑制电压波动、跌落和平衡三相不对称负载.实验结果表明所设计的DSTATCOM具有良好的性能,能够有效地解决电能质量问题.     

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。     

基于αβ系统的DSTATCOM积分型滑模变结构控制

将滑模变结构控制理论用于DSTATCOM的控制,在滑模控制中引入积分控制项,减小补偿电流控制的稳态误差、提高系统的响应速度,使系统在动态和稳态下具有优良的抗干扰特点,并且在系统参数变化时具有很好的鲁棒性.该方法是基于静止坐标系统αβ下完全解耦的DSTATCOM系统状态模型,对系统实施积分型滑模变结构控制.利用PSCAD/EMTDC进行了仿真分析,验证了该方法的有效性.     

基于间隔采样的DSTATCOM直接电流控制研究

配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)是一种用于动态补偿无功、抑制谐波的新型电力电子装置。提出一种应用于DSTATCOM的基于间隔采样的直接电流控制方法,该方法降低了软件计算量,有较好的实时性,无需复杂算法,实现简单、有效。利用开关函数法建立了DSTATCOM数学模型,根据瞬时无功功率理论对控制系统进行设计,在Matlab/Simulink环境中搭建仿真模型,并且研制了一台容量为10 kVA的DSTATCOM实验样机。仿真和实验结果表明,DSTATCOM装置能有效地动态补偿无功、抑制谐波,证明了所提控制方法的正确性和可行性。     

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.     

New control approach for capacitor supported DSTATCOM in three-phase four wire distribution system under non-ideal supply voltage conditions based on synchronous reference frame theory

A large number of single-phase linear and non-linear loads may be supplied from three phase ac mains with neutral conductor. They cause excessive neutral current, harmonics and reactive power burden and unbalance. A four wire DSTATCOM (distribution static compensator) is used for neutral current compensation along with reactive power compensation, harmonics elimination and load balancing. A novel control approach is proposed for the control of four wire DSTATCOM under non-ideal supply voltage conditions. A four-leg voltage-source converter (VSC) with a dc capacitor is used as a four wire DSTATCOM. The proposed control approach is based on synchronous reference frame (SRF) theory and an indirect current control technique. The switching signals for the voltage-source converter (VSC) of the DSTATCOM are derived from the estimated reference supply currents. The load balancing, harmonics elimination and the neutral current compensation are demonstrated along with unity power factor (UPF) and zero voltage regulation (ZVR) modes of operation. Simulation results based on MATLAB software with its Simulink and power system blockset (PSB) toolboxes are presented to validate the control strategy. The DSTATCOM is able to maintain the self-supported dc bus under various disturbances.     

New control strategy for DSTATCOM without current sensors and its engineering application

This paper analyses the negative sequence equivalent circuit of DSTATCOM in unbalanced distribution networks. A new control model of negative sequence voltage without current sensors based on instantaneous power balancing algorithm is deduced. To compensate for balanced and unbalanced voltages, a new cascade voltage loop control strategy, in which the negative sequence voltage control loop is parallel to the positive sequence voltage loop, is proposed. Then the mathematical model of the new cascade loop voltage control method is discussed. The DSTATCOM output voltage command is directly obtained from the bus voltage at the Point of Common Coupling (PCC) and the DC-side voltage via a simple algebraic algorithm based on power balance equation. In addition, the implementation costs can be reduced since current sensors are not required in the proposed control strategy. Simulation and industrial application results are presented to verify the validity of the proposed control strategy. It is successfully implemented in the DSTATCOM installed in the Lianyuan Iron and Steel Corporation in Hunan province of China.     

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.     

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.     

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。     

平均电流控制法在电动汽车用DC/DC变换器中的应用

以电动汽车用非隔离式DC/DC变换器的电路为例,对平均电流控制法和电压控制法进行了比较,提出了有益于电动汽车用DC/DC变换器响应速度的控制方式.通过理论分析和仿真结果表明,平均电流控制法比电压控制法具有更快的响应速度和更好的动态性能.     

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。