链式STATCOM电容电压不平衡现象研究:(二)数学模型

电容电压不平衡及其控制是链式静止同步补偿器(STATCOM)安全可靠运行必须解决的关键问题。文中建立了链式STATCOM的数学模型，揭示了电容电压不平衡现象产生的机理，正确描述了逆变桥各参数对电容电压分配的影响。基于PSCAD的仿真验证了模型的正确性。该模型对于电压平衡控制策略的设计具有重要意义。     

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。     

链式STATCOM直流侧电容电压平衡控制

由于链式STATCOM直流侧电容器相互独立,如何使这些电容器上的电压保持一致是装置安全可靠运行需要解决的关键问题。从能量的角度,通过研究链式STATCOM直流侧电容的电压变化过程,解释了电容电压不平衡现象产生的机理。通过simulink进行了仿真验证。另外,还研究了开关脉冲循环换位对直流侧电容电压不平衡的抑制作用,但是当STATCOM链节单元的并联损耗不同时,开关脉冲循环换位就不能够抑制电容电压不平衡。提出了开关脉冲排序换位的方法,即使STATCOM链节单元损耗不同,也能够使电容电压趋于平衡。仿真结果表明,开关脉冲排序换位能够有效地抑制电容电压不平衡。     

链式STATCOM直流电容电压均衡控制策略

针对链式STATCOM直流侧电容电压不平衡问题,从功率的角度分析了基于电压矢量叠加原理的电容电压均衡控制策略,提出了一种基于比例积分控制器的矢量叠加方法,从控制系统上将链式STATCOM分为上层功率控制、相间电容电压均衡控制和同相模块间电容电压均衡控制;再从原理上消除了直流电容电压稳态误差,使得各链节直流电容电压不仅稳定,而且相等;最后在Matlab/Simulink环境中建立了链式STATCOM三层控制系统模型,并进行了仿真。仿真结果证明了直流电容电压均衡控制策略及三层控制系统模型的正确性及可行性。     

链式STATCOM电容电压不平衡现象研究:(一）仿真和试验

由于链式静止同步补偿器(STATCOM)直流电容器各自独立，如何使这些电容器上的电压保持一致，是装置安全可靠运行需要解决的关键问题。而电容电压不平衡机理的研究则是制定电压平衡控制策略的基础。文中通过数字仿真和物理模型试验进行相互比较，研究了各种因素对电容电压分配的影响，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。其研究结果对于建立链式STATCOM数学模型，从而定量分析电容电压的不平衡程度，进而制定合理的平衡控制策略具有重要意义．     

基于分层控制与辅助均压的链式STATCOM直流侧电压控制方法

在分析链式STATCOM直流侧电压不平衡机理的基础上,结合链式STATCOM的工作特性,提出了基于分层控制思想和电容之间自动均压的链式STATCOM直流侧电压控制策略,并给出了辅助开关器件的开关逻辑和实现方法。仿真试验证明了该方法的有效性。     

链式STATCOM的直流电容电压平衡控制的研究

针对链式静止同步补偿器(STATCOM)的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,可使直流电容电压快速趋于平衡,从而提高链式STATCOM的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,并研制了380V,±10 kvar链式STATCOM的物理样机并进行了实验验证,结果证明了所提直流电容电压平衡控制的可行性和有效性。     

电气化铁路用单相链式STATCOM控制策略

为了研究单相链式STATCOM(static synchronous compensator)对电气化铁路电能质量问题的治理情况,在建立单相链式静止同步补偿器的数学模型基础上,得出单相链式结构中链节悬浮电容的充放电规律,从而提出一种基于占空比调节的悬浮电容电压平衡控制策略。针对单相链式STATCOM的电流控制问题,基于内模原理,采用准PR调节器对交流正弦电流信号进行跟踪,最后结合悬浮电容电压平衡控制策略及电流控制方法,给出了链式STATCOM的电压外环,电流内环的双闭环整体控制策略,并在6MVA STATCOM仿真模型上进行了仿真研究。同时,构建了基于DSP+FPGA的STATCOM原理样机,并进行了相关实验。仿真及实验结果验证了所提控制策略的有效性及可行性。     

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.     

多级联H桥STATCOM在风电场中的应用

大规模风电场接入电网会对电网稳定性产生巨大影响,风电场出力变化会引起电网电压波动,严重时会导致系统电压崩溃.静止同步补偿器(STATCOM)可提供感性和容性无功功率,对改善风电场电压稳定具有重要作用.采用链式STATCOM作为风电场的无功补偿装置,针对链式结构直流侧电容电压不平衡问题采用了改进的直流侧电压平衡控制方法.最后,通过仿真结果验证了所采用链式STATCOM直流侧电压平衡控制策略正确可行,同时验证了STATCOM对风电场低电压穿越(LVRT)能力的改善.     

链式静止同步补偿器直流侧电容电压平衡控制

针对链式静止同步补偿器（STATCOM）直流侧电容电压平衡问题,建立了链式STATCOM的单相等效数学模型,在分层控制架构的基础上,提出相邻电感均衡能量来控制其各模块直流侧电容电压平衡。上层通过前馈解耦控制实现系统总的有功和无功控制;下层采用所提出的控制方法,以电感作为中间储能单元转移电压高的直流侧电容能量来控制直流侧电压大小;最后给出了相邻电感均衡能量控制具体的实现方法。仿真与试验结果表明,方法可以有效地稳定链式STATCOM直流侧电容电压,具有精度高、速度快、控制方法简单等特点。     

三相电压不平衡下级联STATCOM的控制方法

针对三相电压不平衡下级联静止同步补偿器(STATCOM)的控制问题,分析了级联STATCOM在三相电压不平衡时的工作特性,指出可以通过让级联STATCOM输出负序电压的办法来保证接入点的电压平衡。详细推导了系统在正序和负序环境下的解耦控制方程,提出一种新的正序—负序解耦脉宽调制的控制方法,分析了其两种工作模式:无功功率补偿模式和电压控制模式。级联STATCOM上层采用正序—负序解耦控制;下层采用能量平衡的控制策略保证各模块直流侧电容电压平衡。仿真和实验表明,该方法可以有效地解决级联STATCOM在三相电压不平衡下的安全运行问题,使得其在抵御一定的不平衡电压的同时具有较快的无功功率补偿特性,实现其最大化利用。     

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。     

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。     

基于单载波调制的链式STATCOM电容电压均衡控制方法研究

为解决链式STATCOM电容电压均衡问题,探讨了一种单载波调制电压均衡方法。针对单载波调制的链式STATCOM,采用电压解耦控制实现其总体有功功率控制,在均压控制方面,采用能量交换法和循环换位法相结合的均衡控制策略,在实现电压动态平衡的同时提高了稳态平衡精度。为使工作模式可靠切换,提出了一种切换控制方法。最后,仿真实验结果验证了该控制方法的有效性和可行性。