一种新型基于电流控制的静止无功发生器

为了研究新型的静止无功发生器,用电路理论中的替代定理,提出了一种基于电流控制的静止无功发生器(ASVG)的原理。该ASVG由一个二次侧"多绕组"变压器和IGBT逆变器构成,把变压器一次侧并联接入电网中,二次侧的每个绕组与一个IGBT逆变器连接,通过控制变压器二次侧电流和一次侧电压的相位差,使整个变压器对于电网等效成纯电抗或纯电容负载。理论分析了这种原理,并与现有ASVG比较后给出了一种具体实现方法。样机试验验证了基于电流控制的新型静止无功发生器原理的正确性及相对与传统静止无功发生器控制简单,谐波小的优点。     

考虑SVG补偿装置的大型光伏并网系统振荡分析与抑制

大型光伏电站由于远离负荷中心,长距离输电线路所产生的电网阻抗不可忽略,电网阻抗对于多逆变器相并联的大型光伏电站中某一个光伏发电单元而言将会等效放大数倍,从而造成并网点电压降低导致系统不稳定。光伏电站中的静止无功发生器(static var generator,SVG)等无功补偿装置可以用来降低电网阻抗对于并网点电压的影响。然而,研究发现,在补偿容量逐渐增大的情况下,无功补偿装置与逆变器系统之间的相互影响将会使系统出现振荡现象,而在逆变器控制回路内采用串联校正方式可以有效消除这种现象,从而保证系统的稳定运行。仿真结果与实验验证了理论分析的正确性。     

广东1 500 MVA大容量变压器短路阻抗的研究

研究了1 500 MVA/500 kV大容量变压器容量增大后对短路阻抗的影响，研究结果表明变压器容量增大后，为了控制短路电流，变压器短路阻抗也需相应增加，而变压器无功损耗与短路阻抗成正比，因此其容性无功补偿容量也需增加，并引起变压器中、低压侧电压波动升高。结合珠江三角洲负荷中心电网短路电流较高的特点，以东莞500 kV水乡站（4×1 500 MVA）为依托，从短路电流、容性无功补偿方面对1 500 MVA/500 kV大容量变压器短路阻抗进行了研究，提出了广东电网1 500 MVA/500 kV大容量变压器短路阻抗参数规范推荐意见。     

考虑多无功源的光伏电站两阶段无功电压协调控制策略

在综合考虑各种无功源调节性能基础上,提出了一种综合利用静止无功发生器、光伏逆变器和电容器组的光伏电站无功电压协调控制策略,其包含两个控制阶段:第一阶段为考虑多无功源的协调电压控制,最大化利用站内无功源,在减少电容器组投切次数的同时,快速响应系统无功变化,维持公共连接点电压稳定;第二阶段为动态无功优化控制,利用动态无功(静止无功发生器)与静态无功(电容器组)、快速无功(静止无功发生器)与慢速无功(光伏逆变器)的无功代替,使静止无功发生器保留足够的无功裕度,提高电网应对电压崩溃的能力。最后,将所提出的无功电压控制策略应用到实际光伏电站中,验证了该策略的有效性。     

新能源发电集群的改进等效短路比计算方法

短路比是衡量电源接入点并网强度的重要指标,低短路比并网的新能源电站发生振荡、电压失稳等问题的风险较高.文中首先针对新能源集群并网的场景,分析了常用的加权短路比、复合短路比以及等效短路比等计算方法的适用性及其不足,提出了一种考虑新能源无功出力、静止无功发生器、阻抗角以及初始相位角的改进的新能源集群等效短路比计算方法.然后,基于简单网络证明了所提计算方法与常规短路比的相互关系,分析了无功补偿方式对等效短路比的影响.最后,结合典型算例和实际新能源基地经特高压直流送出工程,开展了基于改进等效短路比的电网强度评估应用研究,并进一步分析了分布式调相机对于加强新能源电站并网点强度的作用.     

三相并网逆变器闭环输出阻抗建模及其优化

变压器漏感、线路阻抗等导致实际电网存在阻抗,并网逆变器输出阻抗与电网阻抗不匹配容易导致并网逆变器的稳定性变差,甚至不稳定。采用阻抗稳定判据对系统稳定性分析时,研究并网逆变器的闭环输出阻抗特性至关重要。首先在静止坐标系中建立了并网逆变器的闭环输出阻抗模型,并对电网存在阻抗情况下系统稳定性机理进行了研究。针对数字控制系统中计算延时和PWM调制等效延时对闭环输出阻抗的影响,提出了一种阻抗优化方法,以增大闭环输出阻抗幅值,提高系统的稳定性。采用改进阻抗的方法,以网侧存在RLC阻抗为例,对并网逆变器的稳定性进行了分析以及实验验证,结果表明所提出方法的正确性和有效性。     

大型光伏电站谐振现象分析

建立了大型光伏电站的诺顿等效模型,推导了逆变器输出电流和并网点电压表达式,研究了光伏电站中由无功补偿装置、升压变压器漏感、输电线路阻抗等组成的电网阻抗对三相光伏逆变器并联系统谐振现象以及电能质量的影响。最后建立系统仿真模型进行验证,结果表明:电网阻抗导致系统存在谐振现象,降低系统电能质量;与输电距离增加相比,光伏电站容量增加更容易导致系统电能质量降低;并网点电压的谐波畸变率远大于逆变器输出电流,并网点电压谐波含量更易超标。     

静止无功发生器在高压电力系统中的应用

静止无功发生器是柔性交流输电系统中重要的电力电子装置 ,它集中了电力电子和微电子技术的优点 ,是高压电力系统稳定电压和提高功率因数的理想装置 ,具有良好的应用前景。介绍了静止无功发生器工作原理和控制方法 ,探讨了它在高压电力系统中应用的相关问题 ,包括消除静止无功发生器自身谐波的多重化技术及曲折变压器联接方式。模拟实验结果验证了所述控制方法的可行性     

基于模糊自适应虚拟阻抗的微电网无功功率均分控制策略

当孤岛交流微电网中分布式电源的等效线路阻抗不一致时,运用下垂控制无法合理地分配无功功率,进而带来环流问题。为解决该问题,本文提出了基于模糊自适应虚拟阻抗的改进下垂方法。中央控制器计算各逆变器之间的无功差值和无功差值的变化量,然后发送到各逆变器进行本地控制。模糊控制器采集逆变器的无功信息自适应调整虚拟阻抗,以补偿因等效线路阻抗不一致引起的电压降落差,从而实现无功均分。同时为了应对逆变器输出端电压跌落问题,引入电压补偿环节,使输出电压恢复为额定值。最后通过MATLAB/Simulink仿真验证了所提出控制策略的有效性。     

采用CPLD器件的ASVG脉冲触发控制

介绍了基于多重化变压器连接逆变器的新型静止无功发生器ASVG(AdvancedStaticVarGenerator)试验装置的结构,四重化逆变器是该装置的核心部件。用复杂可编程逻辑器件CPLD(ComplexProgramLogicDevice)实现的脉冲发生器对多重化逆变桥进行脉冲触发控制是一种先进的控制手段,这是一种全数字的控制方式,脉冲发生环节为全硬件实现,精度高、响应速度快,给逆变器设计中的桥臂直通、变压器偏磁等典型问题的解决提供了有效的途径,可以灵活地调整触发角度、改善输出波形及抑制指定次数谐波。     

脉冲封锁保护方式在静止无功发生器中的应用

静止无功发生器（ＳＴＡＴＣＯＭ）装置设计中的一个关键问题是保护系统的设计。脉冲封锁保护方式可使装置在经受瞬时扰动或故障后迅速投入使用,不必经历缓慢的启动并网过程。文中以国内第１台±３００ｋｖａｒＳＴＡＴＣＯＭ工业样机为例,分析了变压器磁路不饱和与饱和两种情况下脉冲封锁引起直流侧过电压的机理。引入的抑制直流侧过电压的附加电路已成功运用于±３００ｋｖａｒＳＴＡＴＣＯＭ。现场测试结果表明了分析的正确性及抑制过电压的有效性。     

基于级联式电压源逆变器的静止同步补偿电压控制器的设计

为了提高静止同步补偿器的耐压水平和容量,尽量限制系统谐波失真,同时减少逆变器的附属设备,设计了一种新型级联式电压源逆变器构成的静止同步补偿电压控制器,并对该控制器的运行进行了研究。根据该级联式三相三电平电压源逆变器的拓扑结构,该静止同步补偿器可以在没有变压器的情况下运行,并可以限制谐波失真到一个非常小的值。同时,给出了由级联式多电平电压源逆变器构成的静止同步补偿器的运行原理。     

基于级联式电压源逆变器的静止同步补偿器直流电压控制策略

提出了一种基于级联式逆变器的静止同步补偿器直流电容电压控制策略。利用开关函数概念设计电压控制器,克服了非线性物理开关造成的仿真时间过长的问题,同时采用可消除谐波的调制方法将谐波失真控制到最小。仿真实验结果表明:该电压源逆变器的拓扑结构决定了该静止同步补偿器可以在无变压器的情况下运行;采用上述控制策略设计的电压控制器能够在扰动作用下迅速将直流电容电压和负载母线电压调节为稳态值。     

基于相移级联多电平逆变器的STATCOM研究

针对目前静态同步补偿器(STATCOM)存在的问题,提出了将级联多电平逆变器作为STATCOM的主拓扑,运用相移SPWM(PSSPWM)调制的解决方案,详细阐述了其工作原理和控制方法。MATLAB的仿真结果表明,它既能省去庞大笨重的变压器,减小功耗;还可以成倍提高等效载波频率,降低输出谐波含量,使级联逆变器拓扑成为STATCOM的首选。     

高频变压器分布参数对逆变电源性能的影响

以静电除尘器供电电源用20kHz高频变压器为例,分析了高频变压器分布参数对逆变电源性能的影响,并建立了考虑变压器分布参数的变压器模型.通过对一次试验事故的分析,以及对逆变电源分别接电阻负载和高频变压器负载时其输出端的波形的对比,阐述了分布参数对逆变电源性能的影响.最后提出了减小高频变压器分布参数的措施.     

考虑系统运行状态转变的变电站内STATCOM与VQC协调控制研究

针对传统变电站电压无功控制(voltage quality control,VQC)存在变压器分接头和电容器组投切频繁以及电容器投切对系统电压造成一定的冲击等问题,将动态无功补偿源——静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)加入变电站电压无功调节控制中。提出基于本地信息的系统状态辨识方法,实现考虑系统运行状态转变的变电站内STATCOM与VQC协调控制策略,协调有载调压变压器分接头、电容器组与STATCOM的运行。并利用BPA仿真软件对此策略下STATCOM装置在变电站的应用效果进行研究。仿真结果表明:STATCOM与VQC协调配合对改善变电站稳态、暂态运行均有明显效果,能有效减少变压器分接头和电容器的投切次数,2台主变压器均配置STATCOM的效果要好于1台主变压器配置STATCOM的情况。     

SEIG-Based Renewable Generation for MVDC Ship Power System with Improved Power Quality

The global energy consumption is increasing day by day. This increased energy demand can only be fulfilled through large-scale renewable energy integration. This article presents the mathematical modeling, control, and integration of a bio-fuel prime mover fed self-excited induction generator (SEIG) for medium voltage direct current (MVDC) ship power system. A three-phase current controlled voltage source inverter (VSI) working as a static synchronous compensator (STATCOM) injects compensating currents at the point of common coupling (PCC) for harmonic elimination and regulation of the generated voltage under varying load. The VSI is connected at the PCC through a three-phase zig-zag/star transformer which reduces the voltage stress at the DC link. An indirect current technique based controller is used to generate gating pulses for the STATCOM. The MVDC load zone is modeled as an integral sliding mode controlled DC-DC converter feeding ship service loads in shipboard system. Hardware realization of the proposed system has been implemented with 3.7kW induction generator.     

他励式STATCOM他励电源容量的选择研究

静止同步补偿器(STATCOM)的直流侧是电容器,如何保持直流侧电容电压的稳定是STATCOM可靠运行的关键。STATCOM逆变器直流侧电容电压的建立可分为自励式和他励式,他励式STATCOM逆变器的直流侧电容电压由他励电源来提供,他励方式不但可以稳定直流电压,同时还有抑制STATCOM在动态切换过程中直流电压波动的作用,在大容量STAT-COM中得到了应用。本文对比了自励式与他励式STATCOM,分析了他励电源的稳压及动态调节机理,并通过理论分析和仿真实验,给出了基于三相电压源型逆变器的他励式STATCOM中他励电源容量选择及参数设计的方法,为他励电源的设计提供了基本的参考依据。     

十一电平链式STATCOM直流电容电压平衡控制研究

直流侧电容电压的不平衡及其控制是链式STATCOM要解决的关键问题。笔者给出了链式STATCOM直流电容稳态数学模型,分析了逆变桥参数对电容电压不平衡的影响,指出开关脉冲延时不同、混合型损耗差异以及并联型损耗差异是造成电容电压不平衡的主要原因。结合十一电平STATCOM,提出采用基频开关法投和基频脉冲循环换位法可以有效的保持链式STATCOM直流电容电压的平衡稳定,STATCOM的PSCAD模型及其仿真验证了该方法的可行性和有效性。     

10kV链式STATCOM的研究与设计

针对高压10kV供电系统,详细介绍了链式静止同步补偿器(STATCOM)装置结构,该装置采用级联H桥逆变器模块作为主拓扑,该结构具有逆变器输出电压等级高且谐波含量少等优点。同时设计了级联H桥逆变单元参数,采用单极倍频CPS-SPWM调制技术,控制各开关器件的脉冲,实现对链式多电平STATCOM装置的控制。最后,搭建STATCOM实验样机,试验证明文章所述理论的有效性、正确性和优越性。