基于SBPF的链式STATCOM不对称控制策略

系统电压不平衡时,链式静止同步补偿器（STATCOM）应保持稳定运行,以提高系统功率因数及电压稳定性。但传统功率解耦控制的链式STATCOM在系统电压不平衡条件下,其运行性能会严重恶化。为此,提出一种新的采用星形联接的链式STATCOM的控制策略,将选择性带通滤波器（SBPF）与功率解耦控制相结合,实现链式STATCOM的不平衡控制及快速响应性能。仿真结果显示,所提的控制算法能显著提高链式STATCOM在系统电压不平衡时的运行稳定性及补偿效果。     

复合型链式STATCOM及其不对称运行能力研究

三相链武STATCOM有△型和Y型2种典型的联接型式,两者除了拓扑上的差异之外,在功能性、经济性、可靠性和技术实现上也有明显的差别.在对比分析两者优缺点的基础之上提出了一种复合型的链式STATCOM,并且从数学模型和物理意义2个方面分析了△型、Y型和复合型链式STATCOM三者之间的联系和区别,论证了复合型链式STATCOM在技术经济性上的比较优势.研究结果表明:复合型链式STATCOM结合了△型和Y型各自的优点,有效地回避了各自的缺点,在中高压不平衡补偿领域具有极高的推广应用价值.     

一种改进的电网电压不平衡环境下链式STATCOM控制策略

电网电压不平衡现象在煤矿配电网中尤其严重,达不到国标要求。针对这种现象,提出一种改进的电网电压不平衡情况下链式STATCOM控制策略,一方面从全局、相间、相内三个层次,尤其是电网电压不平衡条件下控制直流侧电容电压平衡,另一方面通过正、负双序电流控制环对不平衡系统的无功和负序电流进行完全补偿。仿真分析与工业样机试验表明,所提出的链式STATCOM控制策略,不仅有效解决了不平衡环境下直流侧电容电压的平衡控制难题,并且提高了装置的抗不平衡能力。     

链式STATCOM综合补偿无功与负序时的控制方法

在理论分析的基础上,提出了链式STATCOM综合补偿无功与负序的控制方法,使得配电系统中的链式STATCOM同时具备优良的无功补偿效果和抑制三相不平衡的能力.仿真和样机实验结果表明:链式STATCOM可以同时补偿无功与负序,能够有效地阻止无功功率和负序电流在配电线路上的流动,从而显著减少电能损耗,提高系统可靠性.     

基于STATCOM/ESS的光伏低压穿越控制策略

为了提高光伏并网系统的低压穿越(Low Voltage Ride Through,LVRT)能力,将储能系统(Energy Storage System,ESS)和静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)组成新型功率补偿装置STATCOM/ESS引入光伏并网发电系统。当电网侧发生电压跌落时,STATCOM/ESS不但提供的无功功率可以支撑并网点电压,同时吸收多余的有功功率避免对光伏发电系统的危害,电压恢复后将储存的能量返送回电网,高效利用能源。为便于功率双向流动,STATCOM与ESS之间采用双有源主动桥(Dual Active Bridge,DAB)直流变换器连接。针对DAB变换器,提出一种改进的双移相控制策略,来减小DAB变换器的回流功率。仿真结果表明,提出的控制策略在一定范围内将回流功率限制为零,显著提升光伏并网系统的低压穿越能力,提高光伏并网系统的稳定性,具有良好的灵活性和优越性。     

链式STATCOM直流侧电压平衡控制策略研究

针对STATCOM电容直流电压不稳定问题进行了分析,提出了一种增加附加充放电电路方式的STATCOM电容电压控制策略。采用附加电路对链式STATCOM电容进行充电及稳压控制,其中附加电路多绕组变压器的使用,有效地隔离了附加电路各链节直接的电的联系,消除了附加电路和装置主电路同时投入时电压瞬时降为零的现象,使得附加电路的控制策略可以完全和主电路控制策略独立;附加电路既可以直接接到大电网中,也可以采用与电网分离的独立供电电源,甚至可以采用大容量的UPS,可以较好地实现装置启动、快速功率切换等。装置动态响应能力亦有所增强,同时当主电路出现较大电压波动时,仍可以保证STATCOM电容电压的稳定,正常地输出无功。     

电网不平衡下链式STATCOM补偿与控制策略

针对电网电压不平衡工况下的链式STATCOM的运行特性与控制策略问题,通过对比研究三角形与星形两种链式STATCOM的补偿特性,提出一种基于等效电纳变换法的星形链式STATCOM的零序电压计算方法,并在两相静止坐标系下完成不平衡电流跟踪控制。仿真与实验结果表明,在电网不平衡时,所提出方法不但能使星形链式STATCOM正常运行,而且能够补偿无功负载,减轻电网电流不平衡度,最终扩展了星形链式STATCOM的运行范围。     

链式STATCOM负序电流补偿能力分析

基于合理假设建立电流补偿平衡方程和功率平衡方程,分析总结出了△形和Y形H桥链式静止同步补偿器(STATCOM)补偿负序电流的条件,推导出零序分量控制是链式STATCOM补偿负序电流的关键,该结论得到了MATLAB/Simulink仿真软件的有效验证。所提出的分析方法还可进一步推广至其他拓扑及不同工况下的STATCOM。     

星形链式STATCOM的冗余容错控制算法

传统冗余容错控制方法在改变故障相位时,会引起非故障相变化并带来额外的干扰。为了减少故障保护对非故障相的影响,提高多电平级联STATCOM的可靠性,本文提出了一种优化的冗余容错控制算法。首先根据星形链式STATCOM的方程,研究了冗余容错与中性点偏移的定量关系并分析中性点偏移的影响;然后基于负序电流的闭环控制方法,提出了星形链式STATCOM的优化冗余容错控制算法;最后以仿真和实验验证,对比了传统算法和所提优化算法。实验结果表明,该优化算法改善了冗余容错过程中的暂态性能,将故障暂态电流的不平衡度降低2.4%,而稳态不平衡度仅增加1%;非故障模块电压波动下降13%。所提方法有效提高了STATCOM的可靠性,且在对于可靠性要求较高的高压大功率工业领域更为适用。     

链式STATCOM直流侧电容电压控制策略研究

链式结构的STATCOM以其损耗小、效率高、输出电压谐波含量少、易于模块化等优点,被广泛应用于各类STATCOM样机及工程中。然而这种结构的STATCOM存在直流侧电容电压不平衡的问题,严重时可能导致STATCOM装置无法正常工作。针对这一突出问题展开研究,分析了各种可能影响到直流侧电容电压不平衡的因素,认为并联损耗、混合损耗和脉冲延时是主要的影响因素。从能量平衡角度归纳了4种常见控制策略,从控制变量角度归纳了3种常见控制策略,最后介绍了1种便于软件实现的新型直流侧电容电压不平衡控制策略,并给出了相关推荐意见。这些可为STATCOM工程设计者提供参考。     

LC耦合式级联STATCOM及其控制策略

不同于常规电感滤波式的静止同步补偿器(STATCOM),LC耦合式级联STATCOM(LC-STATCOM)输出滤波器采用电感和电容串联结构,在容性无功补偿、运行效率等方面更具优势。分析了LC-STATCOM的工作原理和运行性能,并建立离散状态方程。针对LC串联存在谐振的问题,提出了适用于LC-STATCOM的状态反馈控制,可以有效地增大谐振阻尼,改善系统基频增益,提高电流控制性能;基于所推导的离散状态方程,构建了输出电容电压状态观测器,利用电压观测值进行状态反馈可以省去电容电压传感器,降低成本。     

大型光伏电站角形级联STATCOM电压控制策略

大型光伏电站并网后,给配电网乃至输电网的电压、电能质量等带来一系列的影响。静止同步补偿器(STATCOM)可稳定公共连接点电压并提高分布式电源的低电压穿越能力。提出了一种适用于大型光伏电站角形级联STATCOM的电压控制策略,能够支撑电网正序电压,减少公共连接点电压波动,并抑制公共连接点负序电压,改善电网电压不平衡;再结合角形级联STATCOM相电流与线电压的约束关系,给出了角形级联STATCOM相电流指令获取方法;最后,在PSCAD中搭建仿真模型验证了所提控制方法的正确性和有效性。     

基于FS-MPC的级联型STATCOM控制延时消除方法

提出一种新型有限状态模型预测控制的控制延时消除方法,并将其成功应用于级联型STATCOM,旨在提高级联型STATCOM的电流跟踪控制效果.有限状态模型预测控制用一个指标函数对各种预测结果进行评估,选择使指标函数值最小的开关组合,从而实现对功率变换器的快速控制,但研究发现,控制延时会较大程度影响预测控制的电流跟踪效果.本文在对系统离散化数学模型进一步递推的基础上,通过对传统数字控制的控制流程改进,减小了控制延时的影响、提高了系统性能.为了验证该方法的有效性,在仿真测试的基础上进行了实验验证,2kW样机的实验结果显示,级联型STATCOM具有快速的电流跟踪能力,同时有限状态模型预测控制使系统具有较强的鲁棒性.     

链式STATCOM冗余容错过程的开关暂态分析

功率模块的冗余容错控制对链式静止同步补偿器(STATCOM)可靠性的提高非常关键.冗余容错包括故障容错和异常容错2种,而目前多采用理想模型来描述系统冗余容错过程,不能很好地体现这2种情况中的开关暂态过程.提出了一种电路等效模型,综合考虑了接触器励磁回路、电弧放电等因素的影响,建立冗余容错过程中的开关暂态数学模型,并通过...     

基于MLCR-CSC的STATCOM控制策略研究与仿真

简要介绍了并联型多级注入式电流源变换器(MLCR-CSC)的拓扑结构、工作原理及其优点。建立了多级注入式电流源变换器的控制模型,在此基础上针对静止无功补偿器(STATCOM)的运行特点,建立了多级注入式电流源型STATCOM的工作模型,利用PSCAD/EMTDC对所建立的模型进行了仿真,详细分析了系统电压、电流的动态和稳态波形及模型参数设置对STATCOM性能的影响。仿真结果表明了该结构STATCOM的良好性能和控制方案的可行性。     

Research on cascaded multilevel inverter and its application in STATCOM

Because of the broad application of multilevel converters in the high-power area, a cascaded multilevel voltage-source inverter with phase-shifted SPWM (PS-SPWM) switching scheme is proposed as a static synchronous compensator (STATCOM). This can eliminate the bulky and weighty transformers and reduce power loss. In addition, the equivalent carrier frequency can be doubled and the output harmonics will be reduced compared with the STATCOM being put into operation. The operating principle and control methods are analyzed in detail and the feasibility is validated by simulation with MATLAB. __________ Translated from Engineering Journal of Wuhan University, 2005, 38(4): 34–37, 41 (in Chinese)     

链式STATCOM并网LCL滤波器参数的优化设计

分析了级联H桥变流器拓扑下STATCOM的LCL滤波数学模型,研究LCL滤波参数对STATCOM系统的稳定性、滤波特性、补偿效果和阻尼损耗的影响,提出一种链式STATCOM输出LCL滤波器电感比线性优化的新方法。在降低系统阻尼损耗的同时,对LCL参数进行优化设计和选择,使得STATCOM系统输出特性满足设计要求。最后,通过搭建电压10 kV、容量6 Mvar链式STATCOM的试验样机,验证了该方法的可行性和优越性。     

基于纹波电压前馈的级联H桥整流器输出电压平衡策略

对传统的比例式脉冲补偿电压平衡控制策略进行了建模分析。通过分析发现大范围投切载时输出电流扰动对平衡控制的影响不可忽略。在此基础上给出了投切载时系统调整时间、输出电压跌落值与系统特征参数之间的关系曲面。针对投切载时比例式脉冲补偿电压平衡控制下CHBR动态性能差的问题,结合输出电流与输出电压纹波峰值之间的关系,通过将输出电压纹波峰值引入电压平衡环节,提出了纹波电压前馈电压平衡控制策略,并给出了纹波电压峰值的检测方法。最后,利用三级CHBR的仿真模型和实验平台对所提策略与比例式脉冲补偿电压平衡控制策略进行了比较测试。测试结果表明所提策略在切载后各级输出电压间的最大不平衡电压减小了12 V,调整时间缩短了43 ms,证明了所提策略的正确性和有效性。     

H桥级联型STATCOM启动策略研究

针对H桥级联型静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)启动过程中预充电阶段存在的问题,在对采用不控整流方式预充电过程分析的基础上,提出一种改进的预充电控制策略。该控制策略自预充电阶段对装置各开关器件进行控制,使装置能够最大化吸收电网提供的有功功率,提高预充电阶段直流侧电压的稳态值,保证装置在整个启动过程处于可控状态。仿真和实验结果验证了改进的预充电控制策略的有效性与可行性。