150kVA/0.3MJ电流源型动态电压补偿装置

为保护110 kW负载不受瞬时电压跌落的影响,研制了一套150 kVA/0.3 MJ基于超导储能(SMES)的动态电压补偿(Dynamic Voltage Restorer,简称DVR)装置.该装置主要包括150 kVA的IGBT电流源型变流器、0.3 MJ NbTi超导储能磁体和2.5 mH三相移相电抗器.为了检验装置的补偿性能,在模拟电源电压三相对称跌落和单相跌落的情况下,以110 kW的三相电阻为负载进行了实验验证.实验结果表明,当电源发生对称或不对称瞬时电压跌落时,负载电压能够在一个工频周期(20 ms)内被补偿至额定值.     

基于多重三电平桥结构的静止无功发生器

针对一般电压源逆变器拓扑在静止无功发生器(SVG)逆变电路中输出电压质量的不足,提出了一种多重三电平桥结构.采用瞬时无功功率理论,分析了基于该拓扑结构的静止无功发生器实现无功功率控制的等效电路及工作原理.并设计了一种基于电流直接控制的控制方法,采用双闭环反馈控制策略.通过三角波比较方式的脉冲宽度调制技术对电流波形的瞬时值进行控制.经过对系统主电路进行仿真分析.获得了较高的逆变器输出电压质量和准确的三相无功指令电流,同时得到了补偿后网侧电压和电流的波形,电压和电流基本同相位,实现了对无功功率的有效补偿.     

直接电流控制的配电静止无功发生器用于改善电压质量的研究

介绍了一种采用直接电流控制的用于改善中低压配电网电压质量的新型静止无功发生器(DSTATCOM),其主电路采用基于VSI-SPWM结构的电压型逆变器,指令电流的运算和补偿电流的控制均采用同步旋转参考坐标系。重点论述了DSTATCOM用于抑制电压跌落和电压闪变两种常见的电压质量问题。根据无功指令电流形成的不同方法, DSTATCOM有电流控制模式和电压控制模式两种运行模式。在两种运行模式下对DSTATCOM抑制电压跌落和电压闪变进行了仿真研究,仿真结果表明,电流控制模式适合于抑制电压闪变,而电压控制模式适合于抑制电压跌落。     

基于SMES相量模型抑制电力系统的功率振荡分析

根据超导储能装置（SMES）的工作原理,结合其结构特点与电路拓扑的发展趋势,建立了电压源型SMES相量模型。该模型将SMES等效为三相可控电流源,实现有功电流和无功电流独立控制,模拟SMES的功率响应特性,在功能上实现了对系统功率需求的准确跟踪,快速补偿系统的不平衡功率。最后,通过一个算例验证了SMES抑制单机无穷大系统功率振荡的效果,仿真结果表明该电压源型SMES可有效抑制系统的功率振荡,并使系统迅速恢复稳定运行状态,从而大大提高了系统的稳定性。     

中压区域补偿型动态电压调节器设计

对适用于10kV配电网区域电压跌落治理的动态电压恢复器进行了设计,给出了基于级联H桥的主电路、取电装置、无变压器耦合电路的设计方法,并针对中性点不接地配网系统中电压跌落的特点,提出了一种仅需补偿电压跌落相电压即可恢复负载侧线电压的参考值计算方法。最后,基于PSCAD搭建了仿真模型,分析了不同故障类型下动态电压调节器(DVR)的补偿效果以及取电装置对系统的影响,通过实验验证了DVR硬件设计与参考电压计算方法的正确性和有效性。     

文摘

含超级电容储能系统的统一电能质量调节器的研究[中]／吴姗姗,韩冬,李金鹏,崔新振∥陕西电力．2013（10）．-57～60 将储能技术与电能质量控制技术结合起来,介绍一种含超级电容储能系统的新型电能质量调节装置。对其工作原理进行分析,提出一种基于广义瞬时无功功率理论的检测方法,利用定时比较控制方式和空间矢量控制方式对该调节器串、并联补偿单元进行控制,对超级电容储能系统采用电压外环和电流内环的双环控制方式。Matlab仿真实验证明该装置能够很好的补偿电压、电流谐波,解决电压跌落等电能质量问题。     

动态电压恢复器控制策略的研究

介绍了动态电压恢复器的基本结构和工作原理。在此基础上,使用三相瞬时无功dq检测算法和前馈控制加反馈控制的混合控制策略来控制动态电压恢复器,并进行了系统的仿真。仿真结果验证了三相瞬时无功由检测算法和控制策略对动态电压恢复器补偿电压跌落具有良好补偿特性,达到了保护负荷、治理电压跌落的目的。     

基于DSTATCOM的点焊机无功功率补偿研究

为了更好地解决点焊机负荷引起三相负荷不平衡、系统功率因数低等电能质量问题,提出了基于静止同步补偿器（DSTATCOM）的无功功率补偿方法。首先给出了配电静止同步补偿器的主电路结构,然后利用改进的基于瞬时无功理论的电流检测方法检测出谐波和无功电流,分析了配电静止同步补偿器平衡三相不平衡负荷的原理。最后根据点焊机在实际工作中的情况,通过Matlab/Simulink仿真验证了采用的补偿方法可以平衡三相电流,提高系统功率因数和缓解电压跌落。该研究表明用于不平衡负荷的配电静止同步补偿器具有良好的动态性能和静态补偿效果。     

DSTATCOM用于减缓电压跌落的双矢量控制器设计

利用叠加原理和等值电路模型,对并联型电压源换流器用于减缓电压跌落进行了理论分析;建立了采用LC滤波器的并联型补偿装置的数学模型,设计了同步旋转坐标系下的双矢量控制器,即外环电压控制器和内环电流控制器;借助PSCAD/EMTDC软件建立了系统的仿真模型,对配电静止同步补偿器(DSTATCOM)用于减缓电压跌落进行了仿真研究。针对不对称电压跌落,利用延迟信号抵消法提取电压和电流的正序及负序分量,采用正序和负序2组比例积分控制器分别对正序分量和负序分量进行闭环反馈控制,实现了对不平衡电压跌落的无静差补偿,并通过仿真分析进行了初步验证。     

高温超导储能变流器的LC阻尼滤波器设计

为了抑制高温超导储能电压型变流器的输出电压谐波,设计了带阻尼效应的LC低通滤波器。文中分析了滤波器的原理及传递特性,进行了正弦脉宽调制波的谐波分析,通过控制滤波网络的基波衰减因数确定了LC阻尼滤波器的参数,最后将其应用于高温超导SMES的电压跌落补偿试验。试验结果表明,LC阻尼滤波器在SMES变流器系统中能起到良好的滤波效果,提高了SMES系统的动态响应能力和稳态性能。     

Control of fault current limiter by series‐connected voltage sag compensator

This paper describes a control scheme of fault current limiter by series voltage injection. The current limiter proposed in this study is based on the use of a SMES‐based series‐connected voltage sag compensator, which has been previously studied by the authors, for controlling fault current caused by short circuit on the load side. An algorithm for fast discriminating between power system voltage sag and load‐side short circuit is proposed for the equipment to correctly function either for voltage sag compensation or for fault current limiting purpose. Furthermore, a new control strategy based on output voltage phase control of the series compensator is proposed for current limiting with good waveform characteristics and low active power absorption. Experimental results demonstrated the validity of the proposed strategy. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 155(2): 64–72, 2006; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20128     

基于SMES的综合电能质量调节器及其设计

本文介绍一种基于超导储能(SMES)的综合电能质量调节装置,阐明了装置的电路结构和工作原理,通过实验验证了该装置结构和控制的有效性,分析了主电路参数的设计方法.     

基于超导储能的动态电压恢复器的研究

为了给动态电压恢复器提供工作时所需能量,采用了直—直斩波电路将超导储能装置接于动态电压恢复器中。在分析了储能部分的电路构成后采用PI调节分别控制超导线圈的充、放电过程,其充电过程采用电流控制模式,放电过程采用电压控制模式从而有效地克服了外界干扰和参数变化等不利因素,充分发挥超导储能快速充放电和高能量密度转换的特性;基于dq变换检测控制动态电压恢复器的工作,并对系统在电压暂降情况下动态电压恢复器的工作状况进行了仿真分析。仿真结果表明这种基于超导储能的动态电压恢复器可迅速有效的补偿电压暂降,维持敏感负荷的电压恒定。     

Configuration of a voltage sag compensator by use of a micro‐SMES and experimental results

A voltage sag compensating using a micro‐SMES is presented. Based on previous works, we have carried out experiments for voltage sag compensation on the laboratory‐built system in order to validate the proposed minimum energy injection voltage sag compensation algorithm. To improve the compensating performance of the system, two‐degree‐of‐freedom voltage control is proposed. In this paper, the circuit configuration and feedback voltage control system of the compensator are described and the experimental results are reported. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 148(2): 84–92, 2004; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10267     

并联型模块化级联超级电容多目标电能质量治理研究

为改善10 kV配网侧电能质量,针对传统UPQC与DVR对电压暂降具有补偿深度不够、补偿时间不长等不足,提出了将超级电容储能与模块化多电平变换器拓扑结构相结合,形成并联型模块化级联超级电容储能P-MMC-SCS(parallel-modular multilevel cascaded-super-capacitor storage)多目标电能治理拓扑结构。首先对其主电路拓扑结构进行了分析,然后分别针对电压未暂降时电流补偿分量检测与跟踪及电容均压、电压暂降时电压补偿分量检测与跟踪进行了控制策略研究,根据P-MMC-SCS主电路结构与补偿分量特点采用了PI控制。最后通过在Matlab/Simulink中对P-MMC-SCS仿真研究,结果表明P-MMC-SCS兼具支撑网侧的电压暂降和治理负荷侧电流谐波、无功的功能。     

Parallel voltage sag compensator with reduced capacitance using a boost‐type power factor correction rectifier

A new circuit of parallel‐type voltage sag compensator is proposed in this paper. The proposed voltage sag compensator can reduce the necessary capacity of the energy storage capacitor for compensation by boost‐type power factor correction rectifier charging the capacitor during a voltage sag. As a result the proposed system can reduce the size and maintenance of the apparatus. Copyright © 2004 Wiley Periodicals, Inc. This paper shows the principle and control system of the proposed circuit. Compensation characteristics were demonstrated by simulation and experiment. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 159(2): 19–33, 2007; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20261     

Cross-phase voltage sag compensator for three-phase distribution systems

Voltage sags are one of the most important and frequent problems in distribution systems. Voltage sags lead to huge financial losses all over the world which makes them more important for sensitive load centers. In this paper, a three-phase voltage sag compensator is proposed. The proposed voltage sag compensator is based on the ac–ac conversion eliminating the energy storage elements and dc link capacitors in the conventional voltage sag compensators such as dynamic voltage restorers (DVRs). The proposed topology in this paper energizes the compensator of each phase from the other two phases. Regarding that the single-phase voltage sags are the most frequent types of voltage sags, the faulted phase will be supplied by the two healthy phases in the most cases of voltage sags. This results in a more successful operation under very deep single-phase voltage sags. Even if one phase is lost, the proposed compensator will continue to supply all three phases of the sensitive load. Beside the single-phase voltage sags, the compensator can compensate for any balanced and unbalanced voltage sag accompanied with phase jump. The proposed voltage sag compensator is validated using digital simulation case studies with PSCAD/EMTDC software and experimental results from a laboratory-scale prototype.     

级联型换流器在超导储能系统中的应用

超导储能用大功率换流器的选择直接影响了超导储能系统的工作性能。比较了近年来常用的大功率换流电路的特点,阐述了采用级联型电路作为超导储能用大功率换流器的思路,并给出了级联型模块化的超导储能电路拓扑结构。提出了超导储能装置低延迟电压补偿算法及谐波提取算法,并进行了原理仿真,结果表明超导储能系统采用级联型换流器能够有效地进行有源滤波和电压补偿工作,使电压暂降得到快速补偿,并基本上消除了系统谐波。