模糊控制STATCOM在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）存强态和暂态下的控制。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,辅助控制器用于挖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。     

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。     

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。     

±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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于静止同步补偿器与直流调制协调控制的低频振荡抑制方法

为实现交直流互联系统低频振荡的有效抑制,提出一种基于滑模变结构控制理论的直流调制与静止同步补偿器(STATCOM)统一阻尼协调控制策略。首先建立包含高压直流(HVDC)与STATCOM的交直流系统惯性中心模型,整体考虑互联系统阻尼,并引入滑模控制理论设计统一阻尼控制策略;其次将直流调制和STATCOM附加控制对STATCOM电压控制回路的相对增益、惯性转速差作为目标函数,协调优化分配HVDC与STATCOM参与阻尼控制的权重,实现在抑制系统阻尼效果最佳的同时使系统电压保持稳定。最后,利用PSCAD建立四机两区域仿真模型,证明了该控制策略的正确性及有效性。     

STATCOM对多机电力系统暂态稳定性能影响的仿真研究

针对一个两区域且区间联络线中间带STATCOM的四机电力系统,首先建立了其数学模型并设计了STATCOM多目标模糊控制器;然后应用MATLAB仿真软件,对不包含和包含STATCOM的四机电力系统分别进行了仿真分析和比较。仿真结果表明,STATCOM在改善多机电力系统暂态稳定性能方面的作用是十分明显的。     

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。     

静止同步补偿器的最优控制策略

基于双机系统,建立了静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)的数学模型,设计了最优控制器。通过数字仿真,对比分析了STATCOM分别采用最优控制与传统PI控制时,在电网发生短路故障和负载阶跃工况下的性能,着重分析了其对电压和无功的影响。结果表明最优控制器具有更好的静、暂态稳定性能,并且响应速度优于PI控制,证明了所设计最优控制器的优越性和有效性。     

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.     

Application of subsynchronous damping controller (SSDC) to STATCOM

In this paper a novel supplementary subsynchronous damping controller (SSDC) is proposed for the STATic synchronous COMpensator (STATCOM) which is capable of damping out subsynchronous oscillations in power system with series compensated transmission lines. An auxiliary subsynchronous damping controller (SSDC) for a STATCOM using the generator rotor speed deviation signal as the stabilizing signal has been designed to damp subsynchronous oscillations. Eigenvalue analysis and transient simulations of detailed nonlinear system are considered to investigate the performance of the controller. Robustness of the controller has been analyzed by facing the system with disturbances leading to significant changes in generator operating point. This paper deals with a cascaded multilevel converter model, which is a 48-pulse (three levels) source converter. The IEEE Second Benchmark (SBM) model is considered for the analysis and the complete digital simulation of the STATCOM within the power system is performed in the MATLAB/Simulink environment.     

Voltage regulation with STATCOMs: modeling, control and results

This paper presents system modeling and control design for fast load voltage regulation using static compensators (STATCOMs). The modeling strategy gives a clear representation of load voltage magnitude and STATCOM reactive current on an instantaneous basis. The particular coordinate transformation employed here also facilitates extraction of linearized system dynamics in conjunction with circuit simulators. It is rigorously shown that the control problem of load voltage regulation using reactive current is nonminimum phase. Linear and nonlinear controllers for the regulation problem are designed and compared via simulation results. Internal dynamics of the STATCOM are modeled using the same strategy. Lyapunov based adaptive controllers are designed for controlling the STATCOM reactive current while maintaining its dc bus voltage. Simulation results of the controlled STATCOM integrated with the load bus voltage controller are presented to show efficacy of the modeling and control design.     

Integrated PLC-fuzzy PID Simulink implemented AVR system

Improving the transient response of power generation systems using automation control in a precise manner is the key issue. We design a fuzzy proportional integral derivative (PID) controller using Matlab and programmable logic controllers (PLCs) for a set point voltage control problem in the automatic voltage regulator (AVR) system. The controller objective is to maintain the terminal voltage all the time under any loads and operational conditions by attaining to the desired range via the regulation of the generator exciter voltage. The main voltage control system uses PLCs to implement the AVR action. The proposed fuzzy controller combines the genetic algorithm (GA), radial-basis function network (RBF-NN) identification and fuzzy logic control to determine the optimal PID controller parameters in AVR system. The RBF tuning for various operating conditions is further employed to develop the rule base of the Sugeno fuzzy system. The fuzzy PID controller (GNFPID) is further designed to transfer in PLCs (STEP 75.5) for implementing the AVR system with improved system response. An inherent interaction between two generator terminal voltage control and excitation current is revealed. The GNFPID controller configures the control signal based on interaction and there by reduces the voltage error and the oscillation in the terminal voltage control process. We achieve an excellent voltage control performance by testing the proposed fuzzy PID controller on a practical AVR system in synchronous generator for improve the transient response.