STATCOM提高系统暂态稳定及阻尼的动模实验研究

介绍了在清华大学±１０ｋｖａｒｓｔａｔｉｃ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ（ＳＴＡＴＣＯＭ） 动模装置上最新的实验结果。在系统发生故障时,ＳＴＡＴＣＯＭ 如何向系统贡献力量是本文主要研究的问题。从系统解列固然可以保护ＳＴＡＴＣＯＭ 自身安全,但却由于太长的恢复时间而丧失了其在系统最需要电压支持时可以快速吞吐无功的优点,并介绍了ＳＴＡＴＣＯＭ 在异常工况下脉冲封锁、快速恢复技术的动模实验结果。在该技术的基础上,还报道了ＳＴＡＴＣＯＭ 用以提高系统暂态稳定和增强系统阻尼的动模实验结果,证明了ＳＴＡＴＣＯＭ 可提高输电系统传输容量极限,实验还验证了ＳＴＡＴＣＯＭ 电压控制与阻尼控制之间的矛盾     

系统电压畸变时STATCOM的运动性能研究

基于ＳＴＡＴＣＯＭ的标幺值数学模型,研究了系统电压畸变条件下ＳＴＡＴＣＯＭ的电压电流运行特性,讨论了ＳＴＡＴＣＯＭ谐波电压电流与装置主电路参数的关系,给出了ＬＣ谐波条件,理论分析结果得到了ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ数字仿真以及１０ｋｖａｒ ＳＴＡＴＣＯＭ动模装置实验的双重验证。     

新型同步补偿器直流侧储能电容值的选取方法

以新型同步补偿器ＳＴＡＴＣＯＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｓｙｎｃｈｒｏｈｏｕｓ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ）在系统不对称情况下的数学模型为基础,详细分析了在系统不对称条件下直流侧储能电容器容量对ＳＴＡＴＣＯＭ性能的影响。根据理论分析结果,给出了直流侧储能电容器容量的选取原则。按该原则设计的ＳＴＡＴＣＯＭ,不但满足系统正常条件下的运行,而且还能大大提高ＳＴＡＴＣＯＭ在系统不对称条件下的生存能力。通过计算机仿真和动     

静止同步补偿器的标幺化模型及开环响应时间常数分析

静止同步补偿器（ＳＴＡＴＣＯＭ）的标幺化建模是迄今为止国内外都没有得到解决的难题。作者在开发 同容量的ＳＴＡＴＣＯＭ装置所积累的理论和工程经验的基础上,提出了一个真正标幺化意义上的ＳＴＡＴＣＯＭ数学模型,并以此数学模型为基础,揭示了ＳＴＡＴＣＯＭ开环响应时间常数与装置主电路参数的相互关系。该模型为ＳＴＡＴＣＯＭ的各种稳态暂态性能分析及控制器参数设计提供了系统化方法。     

STATCOM电压控制系统性能分析

电压反馈控制是ＳＴＡＴＣＯＭ（静止同步补偿器）控制器中必不可少的核心环节之一。论文从理论分析、数字仿真、动模实验３个方面对影响ＳＴＡＴＣＯＭ电压控制器性能的因素进行了分析。这些因素包括ＳＴＡＴＣＯＭ安装点的短路阻抗、系统抗的动态特性、ＳＴＡＴＣＯＭ运行点、脉冲发生器的同步锁相技术和系统负荷等。还分析了ＳＴＡＴＣＯＭ电流控制的稳定问题。并指出动态增益是决定控制器稳定性的关键参数,给出了工程实用中提高     

STATCOM在系统不对称下的开关函数分析法

基于多重化逆变器ＳＴＡＴＣＯＭ的等效开关传递函数,详细分析和解释了ＳＴＡＴＣＯＭ在系统不对称条件下的运行特点以及出现这种特点的原因,同时分析了装置参数对ＳＴＡＴＣＯＭ的性能影响。分析结果与利用ＳＴＡＴＣＯＭ在系统不对称下的数学模型分析的结论完全相同,且得到了仿真和实验结果的验证。这表明开关传递函数分析方法是一种简单、直观、物理概念清晰的有效方法。     

基于多重化逆变器的静止无功发生器直流侧电流分析

为了限制逆变器桥臂直通短路时故障电流的上升率,可以在装置的直流侧安装一种称为“环流保护电路”的附加电路。本文结合３００ｋｖａｒ和２０Ｍｖａｒ静止无功发生器（ＡＳＶＧ）实际装置的开发,分析了装置直流侧电流的波形和幅值以及不同主电路结构对装置直流侧电流的影响,为环流保护电路的设计提供了重要的依据。     

静止同步补偿器多目标协调控制器的设计

指出了在ＳＴＡＴＣＯＭ（ＳｔａｔｉｃＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＣｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ,静止同步补偿器）控制器设计过程中面临的多控制目标协调问题。除了快速的电压支撑功能以外,ＳＴＡＴＣＯＭ在电力系统中还应该起到提高暂态稳定极限,阻尼功率振荡等作用。本文从理论分析和数字仿真两方面分析了这些控制目标的矛盾并指出了在各种状态下ＳＴＡＴＣＯＭ控制器设计的原则,即根据当前时刻系统的状态确定主要的控制目标。在不严重损害其它目标的实现的前提下尽可能提高该控制目标要求的性能。本文根据这些原则设计了ＳＴＡＴＣＯＭ的协调控制器。数字仿真表明该方法可取得满意的控制效果。     

封锁脉冲运行方式下静止无功发生器直流侧过电压产生的机理及抑制方法

针对无功发生器（ＡＳＶＧ）的多重化逆变器结构,研究在封锁脉试上,静止无功发生器直注测电容产生过电压的机理并在此基础上,提出了防止过电压的对策。研究成果已３００ｋｖａｒＡＳＶＧ上得到成功应用。     

用STATCOM改善系统电压调节特性的动模实验

Ｓ Ｔ Ａ Ｔ Ｃ Ｏ Ｍ 是重要的并联型 Ｆ Ａ Ｃ Ｔ Ｓ 设备,可有效地改善系统电压调节特性,抑制冲击负荷造成的电压波动。通过理论分析和在±１０ ｋａｖｒ Ｓ Ｔ Ａ Ｔ Ｃ Ｏ Ｍ 装置上的动态模拟实验,介绍了通过无功补偿维持负荷端电压的机理;报道了 Ｓ Ｔ Ａ Ｔ Ｃ Ｏ Ｍ 用于电压调节的动模实验结果。实验结果显示,无论是连续变化的负荷还是冲击负荷, Ｓ Ｔ Ａ Ｔ Ｃ Ｏ Ｍ 都可有效地维持负荷端的电压,从而达到改善供电质量的目的。     

链式STATCOM直流电容电压平衡控制

结合链式静止同步补偿器(STATCOM)的直流电容电压稳态数学模型,分析了H桥参数差异对直流电容电压平衡的影响;针对直流电容电压不平衡问题,提出了最优触发脉冲分配平衡控制,可解决H桥参数差异引起的电容电压不平衡问题,且在不影响功率器件开关频率和输出电压波形的前提下使直流电容电压快速趋于平衡,从而提高了链式STATCOM输出性能和系统可靠性。阐述了最优脉冲分配平衡控制原理和特点,研制了380 V、±10 kvar链式静止同步补偿器的物理样机,并进行了实验验证,结果验证所提出的直流电容电压平衡控制的可行性和有效性。     

基于链式逆变器的大容量STATCOM的直流电压平衡控制

结合50 MVA STATCOM的研制,建立了基于链式逆变器的STATCOM直流电容电压稳态数学模型,揭示了电容电压不平衡现象产生的机理,分析了控制直流电压平衡的手段,提出了一种基于直流母线能量交换的直流电压平衡控制方法.分析了基于交流电源母线能量交换的直流电容电压平衡控制方法的原理,提出了最大(或最小)电容电压跟踪的平衡控制方法,并在50 MVA STATCOM的PSCAD模型和±18 kvar STATCOM的实验模型上进行了仿真研究.仿真和实验结果验证了稳态模型以及所提出的控制方法的正确性和可行性.     

采用GTO的新型静止无功发生器

大功率门极可关断晶闸管（ＧＴＯ）的出现使得新型静止无功发生器（ＡＳＶＧ）进入实用阶段，在这种情形下，河南电力局与清华大学决定联合研制２０ＭｖａｒＧＴＯ新型无功发生器，为进行机理研究，一台３００ｋｖａｒ的中间试验样机已于１９９５年７月并网运行，文中分析了由１８脉冲电压型ＧＴＯ逆变器构成的该新型无功发生器的原理及主要结构，并给出了试验结果。     

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。     

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。     

不平衡工况下配电网STATCOM的控制策略

针对系统电压不平衡对静止同步无功补偿器(STATCOM)运行的影响:直流侧电容会产生2倍频的电压波动;交流侧输出3次谐波电压和电流.影响STATCOM的输出性能及安全运行的问题.提出了解决方法和策略.STATCOM主要由直流侧电容、二电平逆变器和连接电抗器等组成.为改善STATCOM的运行特性.采取增大STATCOM直流侧电容容量的方法来抑制3次谐波电流:认为抑制3次谐波唯一的途径在于改进开关函数.采用新的开关函数后,STATCOM逆变器输出电压与直流侧电容两端电压的波动无关.实现了抑制3次谐波电流的目的;采用负序电压前馈控制策略.即采用不平衡控制策略.使得STATCOM逆变器的负序电流为零,达到抑制负序电流的目的.采用Matlab对所提出的方法和控制策略进行了仿真.结果表明.所提方法正确且策略有效.     

五电平H桥级联型STATCOM脉冲轮换控制策略研究

为改善采用载波同相层叠调制策略时五电平H桥级联型静止同步补偿器(Static synchronous compensator,STATCOM)输出电流的波形质量,提出一种直流侧电压平衡控制策略。基于STATCOM的控制原理阐述载波层叠调制策略下脉冲周期轮换的方法,分析脉冲轮换时序对各单元直流侧电压的影响,推导占空比变化量与各单元吸收功率的关系。以此为基础改进了脉冲轮换控制策略,该策略在脉冲周期轮换的基础上通过调整脉冲轮换时序的占空比来维持各单元直流侧电压平衡。通过对改进前后脉冲轮换控制策略仿真分析,结果表明改进的脉冲轮换控制策略能够有效地平衡直流侧电容电压。     

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。     

一种高效率低输入纹波电流的光伏并网微逆变器

针对传统光伏系统存在热斑、整体效率低等问题,提出了一种高效率、低输入电流纹波的隔离型单相两级式光伏并网微逆变器。该微逆变器由前级DC/DC升压环节和后级逆变环节组成。DC/DC变换器采用有源钳位和倍压整流电路,使变压器原边开关管及副边整流二极管实现软开关,分析了其稳态下的工作原理并给出了变换器关键波形曲线;后级逆变环节应用软件锁相、脉宽调制等技术实现了逆变并网。提出了一种低成本的在中间母线电压环中加入扰动环节的方法,抑制了两级式逆变器直流输入侧存在的两倍交流输出频率的电流纹波。研制了一台220 W光伏微逆变器样机并进行了测试,实验结果证明了理论分析的可行性。