基于目标全息反馈的STATCOM与发电机励磁的多目标非线性协调控制

针对以往静止同步补偿器（STATCOM）数学模型具有较多约束条件的问题,以STATCOM内部并联电容的直流电压Udc为切入点,采用STATCOM的脉冲控制角 和STATCOM超前系统电压角 为控制量,提出一种新型的STATCOM数学模型。借助非线性多目标控制设计理念,选取6个跟踪状态目标;基于目标全息反馈控制原理,将非线性系统的多目标控制问题转换到线性系统中,得到包含全部控制目标反馈信息的非线性控制律 ,完成了凸极式发电机励磁与STATCOM协调控制策略的设计,并通过单机无穷大系统对其进行暂态仿真。仿真结果表明：利用目标全息反馈非线性控制设计方法设计的协调控制律能较好地改善发电机的输出特性,有效地抑制系统电压的静态偏移,改善电力系统的暂态稳定性,提升系统协调控制的动、静态性能。     

多机系统中STATCOM与发电机励磁的非线性分散协调控制设计

针对含静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)的多机系统中,STATCOM与发电机励磁协调控制问题,引用目标全息反馈方法,进行非线性协调控制设计。首先,建立了多机系统下含STATCOM的微分代数模型;其次,运用目标全息反馈方法,设计出STATCOM与励磁的分散协调控制律。该控制律仅需要测量控制对象的本地物理量,不需要采集异地物理量,具有很好的鲁棒性。控制律设计过程中发现,目标全息反馈方法不仅适用于非线性微分系统的控制问题,同样适用于非线性微分代数系统控制律的设计。最后,以3机9节点系统为例,进行仿真验证所提方案的有效性。仿真结果表明,多种扰动类型下,该控制律不仅能很好改善系统功角稳定,而且能保证发电机端电压和STATCOM连接点电压快速实现无差调节。     

±200MVar链式静止无功补偿器稳态控制策略及仿真分析

随着大电网交直流系统混联运行,系统电压稳定和功态无功补偿日显重要。STATCOM设备稳态运行时与机械式无功补偿协调控制,可以实现定无功和对目标母线定电压控制,并及时响应调度无功曲线。文中对STATCOM稳态控制策略和防误策略进行研究分析,在此基础上建立了PSCAD模型,仿真分析了其定电压/定无功性能,仿真表明装置达到预定控制要求,对后续工程应用有较好指导意义。     

SVC与STATCOM联合运行协调控制设计与仿真

针对静止无功补偿器（SVC）装置无法抑制电压闪变的缺点,提出了一种新型SVC与静止同步补偿器（STATCOM）构成的混杂装置以及基于模糊预测的联合运行方案,即利用小容量STATCOM抑制闪变配合大容量SVC补偿无功。对于抑制电压不平衡问题,探索了SVC分相控制的实现方法和效果。对含有混杂装置的单机无穷大系统的仿真结果验证了协调控制策略的有效性以及不平衡控制方法的正确性。     

静止同步补偿装置与发电机励磁的无源协调反步控制设计

针对具有静止同步补偿装置(static synchronous compensator,STATCOM)的单机无穷大系统,研究了发电机励磁无源协调控制,采用耗散性和无源性理论的反步设计方法构造了系统的存储函数。根据协调无源性的特点,得到了STATCOM与发电机励磁协调控制器,使得系统在STATCOM和励磁的共同作用下,保持系统功角和电压的稳定。设计过程充分利用了系统的非线性性质,不采用任何线性化的处理,保证了所提出的控制律在非线性系统中的适用性,并有效地提高了电力系统的暂态稳定性能。仿真结果证实了该控制律的有效性和正确性。     

基于微分代数系统的STATCOM与发电机励磁的多指标非线性协调控制(英文)

从静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)的内部结构入手,选用STATCOM的脉冲控制角??和STATCOM超前系统电压角???为控制量,提出一种新型的STATCOM控制模型,可有效克服以往STATCOM模型需假设强约束条件的缺点。基于微分代数系统,结合多指标非线性控制(multi-index nonlinear control,MNC)设计理念,完成STATCOM与凸极式发电机励磁的协调控制策略的设计,并通过单机无穷大系统对其进行暂态仿真。仿真结果同线性最优控制法进行对比,表明本文所设计的6阶协调控制模型是合理而有效的;利用MNC法设计的协调控制策略能有效提升系统的动、静态性能。     

STATCOM与发电机励磁的多指标协调控制

针对单机无穷大系统,使用多指标非线性控制方法,建立6阶非线性数学模型,实现凸极式发电机励磁与STATCOM的协调控制。从STATCOM内部结构入手,采用STATCOM的脉冲控制角θ和STATCOM超前系统电压角α为控制量,克服了以往的STATCOM模型的约束条件,提高了STATCOM与发电机励磁协调控制的动、静态性能。仿真结果同线性最优控制方法比较,并验证了所建STATCOM模型和所求非线性控制率u的合理性和有效性。     

同步发电机励磁与STATCOM非线性协调控制

提出同步发电机励磁与静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)非线性协调控制方案。在研究同步发电机励磁与静止同步补偿器协调控制问题的基础上,以系统重要物理量建立多目标控制方程,并运用目标全息反馈法进行非线性协调控制设计。所提出的非线性控制方案充分考虑了同步发电机端电压、有功功率和角速度以及STATCOM接入点电压,并确保它们在非线性反馈中得到惩罚与控制,从而具有良好的动、静态性能。最后,建立系统仿真模型,进一步验证所提出方法的有效性。     

静止无功补偿器与励磁系统的鲁棒协调控制

针对电力系统的强非线性不确定性,本文应用直接反馈线性化(DFL)和H∞非线性控制理论,设计了一种静止无功补偿器与发电机励磁系统鲁棒协调控制规律,该控制器可以同时镇定发电机功角稳定和控制节点电压,仿真实例表明该协调控制方法是有效的。     

多站点无功补偿装置的多目标协调控制

针对目前500 kV变电站中无功补偿装置所采用的单独补偿控制方式,提出一种多目标协调控制方式来克服无功补偿装置缺乏协调且损耗较大的不足。该方法将变电站内低容/低抗装置纳入SVC的控制体系,并考虑站与站之间无功补偿装置的相互影响,以节点电压偏差和无功补偿装置总损耗最小为目标建立多目标无功协调控制模型。根据无功协调控制中变量敏感度不同、局部搜索能力不足的特点,将控制变量划分为敏感变量和非敏感变量,采用具有二级搜索的改进NSGA-II算法求取其Pareto最优解集。对南方电网中电压耦合较强的2个变电站在3种不同负荷水平下进行无功协调控制仿真,结果表明优化结果能够根据控制需要为决策者提供多种最优的协调控制策略。与常规NSGA-II算法和法线边界交叉算法的对比,表明改进NSGA-II算法得到的Pareto解集具有更优的收敛曲线及分布性。     

SMES抑制电力系统功率振荡的控制策略研究

为实现超导磁储能装置(superconducting magnetic energy storage,SMES)对电力系统功率的准确跟踪与快速补偿,并有效抑制系统的功率振荡,首先分析了包含SMES的单机系统的功角特性,基于系统的能量函数,以提高系统阻尼为目标,提出了以SMES接入点电压及其变化率为控制变量的导纳控制方法数学模型。与传统的以接入点电压幅值或相角做控制变量的控制方法不同,导纳控制方法不仅与接入点电压幅值有关,还与其变化速度有关,因而可提高SMES响应的灵敏度和精度。最后,通过算例验证了SMES抑制单机无穷大系统功率振荡的效果,结果表明该控制方法不仅可以有效抑制功率振荡,而且能使系统迅速恢复稳定状态,从而能提高电力系统的运行稳定性。     

SMES-DFIG提高多机系统暂态功角稳定性的控制策略

为了提高风电并网系统暂态功角稳定性,以双馈风力发电机(doubly fed induction generator, DFIG)并联超导储能(superconducting magnetic energy storage, SMES)装置为研究对象,提出了一种联合SMES-DFIG的控制方法。通过风电场接入对系统节点导纳矩阵的修正和收缩处理,并基于拓展等面积等则,依据接入DFIG的网络拓扑和暂态期间系统等值功角变化的信息,分析系统等值机械功率改变量的增减性质对系统功角的影响关系,对与DFIG并联的SMES给出了提高系统暂态功角稳定性的功率输出综合控制规律,并对控制策略的有效性进行了仿真验证。研究结果表明,合理准确地控制SMES的功率输出可以改善系统等值功角的变化,加快系统稳定的恢复速度,该研究结果可为利用SMES提高多机系统暂态稳定性的控制提供参考。     

一种基于静止同步补偿器的电力系统动态无功补偿装置

为验证静止同步补偿器（STATCOM）在改善电力系统瞬时稳定性能方面的优势,分析了STATCOM无功补偿装置工作原理,建立了其在dq坐标系下的数学模型及仿真模型,在MATLAB/SIMULINK环境下进行仿真分析。仿真结果表明,用STATCOM无功补偿装置进行无功补偿响应时间短,反应速度快,可有效满足电力系统动态无功补...     

基于哈密顿系统理论的超导储能装置控制器的设计

针对电力系统非线性的特点，将电力系统中的一类仿射非线性系统转换为标准的哈密顿系统，进行了超导储能SMES（Superconducting Magnetic Energy Storage)有功功率的控制设计，对无功功率用传统的比例环节进行设计，基于受控哈密顿系统理论，建立了SMES装置的端口受控哈密顿PCH（Port Controlled Hamiltonian)模型，针对系统的外界干扰和参数不确定性，采用自适应KL2增益控制设计方法设计了含有SMES装置的单机无穷大电力系统的自适用L2增益控制器。仿真结果表明，采用基于哈密顿系统理论的自适应L2增益控制方法对SMES有功功率的设计，利用传统的比例积分PI（Proportion Integration)控制器进行无功功率控制，能够有效地抑制干扰，显著地改善系统的动态性能。     

基于Crowbar保护的双馈风力发电机低电压控制策略研究

针对双馈风力发电机在电压大幅骤降时投入Crowbar电路后引起直流侧过电压和动态无功补偿的问题,基于反馈线性化理论,提出了对网侧变频器进行非线性控制策略。通过协调控制STATCOM对电网进行动态无功补偿。仿真表明:网侧非线性控制器在电压骤降过程中能很好地抑制直流侧过电压;通过引入STATCOM补偿装置,很好地满足系统无功需求,证实了所提出控制策略的正确性,提高了系统的低电压穿越能力。     

35 kV ±200 Mvar STATCOM系统总体设计

针对东莞站无功补偿及提高电压稳定性的需求,给出了基于IEGT器件的35 kV ± 200 Mvar STATCOM装置的总体设计,提出了双三角接链式结构的主电路,避免了开关器件的并联与串联。同时,针对存在2个积分环节的锁相环无法快速检测系统电压相位跳变的缺点,提出了一种只有单个积分环节的新型锁相环;根据电网对STATCOM的多目标要求,设计了根据电网状态识别控制目标的多目标协调控制策略。以东莞站实际电网为背景对STATCOM的控制策略及效果进行了仿真,结果表明STATCOM装置在短路后能够快速输出无功功率,有效提高220 kV母线电压,可满足稳态与暂态条件下系统运行的要求。     

基于目标全息反馈的STATCOM与发电机励磁协调控制研究

针对含有静止同步无功补偿器的发电机励磁系统,采用目标全息反馈法（Nonlinear Control designmethod with Objective Holographic Feedbacks,NCOHF）推导该系统的协调控制规律,使各控制目标均在给定性能指标中得以约束,以获得良好的系统性能.分别选定机端电压偏差、STATCOM的有功电流偏差以及无功电流偏差为控制目标,设计NCOHF协调控制器,并采用极点配置法整定控制器中的k参数.仿真结果表明：在该控制器作用下,发电机具有良好的输出特性,既能有效消除机端电压偏差,又能精准追踪电磁功率给定值;同时合理分配STATCOM的无功功率,提高电力系统的稳定性.因此,该协调控制器能很好地兼顾各控制目标的动、静态性能,并具有良好的应用价值.     

基于WAMS的多STATCOM稳态协调控制策略

随着电网电力需求不断的增大,电力系统的电压稳定能力和动态无功补偿能力显得格外重要。STATCOM在稳态运行时与无功补偿设备协调控制,可以实现母线电压的有效控制和系统的无功补偿。为了实现协调控制,根据STATCOM现有的5种控制模式,借助广域测量系统(WAMS),形成多个STATCOM稳态模式协调控制策略。该策略利用WAMS实测信息灵活切换STATCOM控制模式,且与有载调压变压器配合,实现STATCOM稳态模式与有载调压的协调控制,提升区域电压稳定性。在IEEE39节点测试系统内进行了分析与验证。分析结果表明,该策略能改善区域系统电压过低情况,提高了电网系统的电压稳定性。     

配电变压器集成化补偿系统的多目标分析及控制

配电网中广泛使用的配电变压器是电能供给和需求的交汇点,也是无功、谐波、不平衡等不利因素对供电产生影响的集散点。针对配电变压器集成化静止补偿系统(DT-STATCOM)结构,对配电网无功、谐波和不平衡等电能质量问题进行分析,提出了与配电网整体控制相协调的基于动态权重优化的多目标综合控制策略。在研究补偿机理的基础上,分别设计了非线性无源控制电流内环跟踪、基于双旋转坐标系的比例准谐振控制、基于零序电压注入的负载电流不平衡校正方法。实验结果表明所提出的多目标综合控制策略能够有效提高STATCOM的动态响应速度,改善综合补偿效果。     

PMSG无功控制和低电压穿越能力的研究

通过对双PMW直驱式永磁同步风力发电机（PMSG）系统的研究,针对电网对无功控制和低电压穿越能力的技术要求,提出了一种改进型功率变换控制方法,该方法通过机侧整流器稳定直流母线电压,网侧逆变器跟踪风力机的转速实现最大风能利用;且在并网口高压端加装静止同步无功补偿器（STATCOM）,以提高风电系统的无功补偿能力,通过STATCOM与网侧逆变器的协调控制,进一步提高PMSG系统的低电压穿越能力。仿真结果表明所提出的方案有效提高了PMSG系统的无功补偿和低电压穿越能力。