级联式STATCOM解耦控制策略

在级联式H桥多电平的静止同步补偿器(STATCOM)控制系统中,由于耦合效应,三相总直流侧电压控制和单个电容电压平衡控制之间会产生影响,不利于平衡控制问题的解决。针对该问题推导出解耦的条件,提出在解耦情况下的平衡控制策略。在实现无功补偿的同时,解决各H桥直流电容电压动态的平衡。搭建十三电平级联H桥STATCOM的仿真模型和七电平实验平台,仿真、实验结果说明该控制策略对无功补偿具有良好的补偿性能,且直流侧电容电压在控制范围内稳定波动,验证了控制策略的可行性。     

基于H桥级联的链式STATCOM仿真研究

本文研究了基于H桥级联的链式的静止同步补偿器(STATCOM),分析了其主电路拓扑、工作原理、调制技术和控制策略。在STATCOM数学模型的基础上分析了功率解耦控制算法;根据能量守恒原理,分析了导致直流侧电容电压不平衡的因素,引入了分层式直流侧电容电压控制算法。最后在MATLAB软件中对控制算法进行了仿真,仿真结果验证了控制策略的可行性。     

级联多电平逆变器有限控制集模型预测控制

针对传统级联多电平逆变器的有限控制集模型预测控制（FCS-MPC）计算量随电平数增加而指数增长的缺点,本文提出了改进的级联多电平逆变器FCS-MPC控制算法。首先,分析级联多电平逆变器的数学模型,探讨了FCS-MPC控制策略在级联多电平上的应用原理,在传统FCS-MPC控制的基础上,对电流进行延时补偿、反馈补偿及参考电流校正,提高了系统的跟踪特性和减少了电流谐波畸变率;其次,将复杂分区内电压矢量的追踪计算简化至在单一分区内进行,优化开关冗余状态,减少计算量。最后搭建了MATLAB仿真实验,与传统FCS-MPC算法对比分析,证明了此方法的正确性和优越性。     

载波移相调制死区时间对模块化多电平换流器的影响研究

分析了死区时间对模块化多电平换流器单个子模块的影响,得出了以下结论:桥臂电流大于零时,子模块从投入状态转向切除状态会产生正极性的死区电压;桥臂电流小于零时,子模块从切除状态转向投入状态会产生负极性的死区电压。分析了死区电压对模块化多电平换流器理想基波电压的影响,推导了输出死区基波电压等效幅值、实际输出电压基波幅值及角度偏移量的公式,得出了以下结论:直流侧电压一定时,死区电压对模块化多电平换流器的影响与载波比、死区时间和输出电压与电流的相位差有关,与投入模块数无关;提高电压调制度和降低死区时间可有效降低死区时间对模块化多电平换流器的影响。仿真结果验证了上述结论的有效性。     

模块化多电平逆变器预充电控制策略

针对矿井提升机运行特点,采用由模块化多电平整流器和模块化多电平逆变器构成的背靠背模块化多电平变流器用于矿井提升机控制;针对目前通过直流侧对模块化多电平逆变器进行预充电的控制研究较少的问题,提出了一种模块化多电平逆变器预充电控制策略。该控制策略通过控制充电电流来控制子模块充电状态,使子模块电容充电至模块化多电平变流器稳定运行时的电压要求,同时将充电电流和充电过程中产生的过电压限定在安全范围内,使充电时间最短。仿真结果验证了该控制策略的有效性。     

应用于VSC-HVDC的模块化多电平变换技术研究

近几年来,电力电子技术快速发展,VSC-HVDC在电力电子行业中发挥了重要作用,特别是提出了采用级联子模块的模块化多电平变换器拓扑(Modular Multilevel Converter,MMC)。该技术的应用更便于集成和进行调试安装,方便开关控件增加装置容量以及控制好电压等级。同时,考虑到MMC具有直流母线,同VSC-HVDC的应用理念比较契合。但同时子模块电容电压不均衡与环流问题严重影响MMC对于精准度的控制,易发生一些突发的状况,造成保护机器的成本过高。     

6kV链式STATCOM结构及控制策略研究

提出了6kV链式静止同步补偿器的设计方案。该补偿器采用H桥级联主电路结构和载波相移-正弦脉宽调制方式,交流侧采用前馈解耦控制和适用于大功率静止同步补偿器的谐波分频控制策略,运用三级平衡控制思想解决了直流侧BUS电容电压不平衡问题。仿真结果验证了该STATCOM结构的优越性和控制策略的可行性。     

STATCOM直流侧电容对谐波含量的影响

文中介绍了电压型STATCOM二重逆变电路结构,运用了PSCAD4.2.0对该类型STATCOM的电力系统进行仿真,分析了STATCOM直流侧电容参数对电网电流谐波含量的影响,得出了电网电流谐波含量随电容值变化的规律。着重分析了2次、11次和13次谐波与电容量的关系,提出了根据降低STATCOM出口端电流的谐波含量和保持直流侧电容电压波动幅值在一定范围内的要求来选择其电容值的方法。     

不对称故障下STATCOM的运行和控制

随着电网负荷日益复杂化,电网常出现不对称故障,而且传统静止同步补偿器(STATCOM)存在参数整定难,计算复杂的缺点,故不能很好地实现无功电流的实时补偿和装置的稳定运行.通过对不对称故障状态下逆变器直流侧电压失稳机理的分析,提出一种基于正负序矢量分别定向控制新策略.该控制策略对不对称电压电流进行矢量分解,并在正负序网络下对各电矢量分别进行定向控制,从而可以有效抑制输出谐波分量,稳定直流电压,并实现动态无功补偿.同时结合能量泄放装置实现STAT℃OM在故障下的不脱网运行.该控制策略简单可靠,具有高鲁棒性,易于实现;仿真和实验结果表明,采用提出的控制方法可以及时穿越不对称故障,并有效补偿系统无功,稳定直流侧电压.     

级联H桥整流器电容电压平衡控制改进算法

直流侧电容电压平衡的问题是级联H桥整流器CHBR(cascaded H-bridge rectifier)目前研究的热点问题.分析并推导了CHBR的电路模型;然后引入单相dq变换,建立了CHBR在此坐标系下的数学模型;分析了一种基于能量交换的CHBR直流母线电压平衡的算法;针对其开关频率高且在负载不平衡时无法正常运行的问题,提出了一种适用于负载不平衡条件下的算法.最后通过Matlab搭建了2级级联的系统仿真.结果表明,该算法可以在负载达到一定不平衡度的范围内较好地平衡各模块的直流电容电压,并且有效地控制系统的有功和无功,实现网侧电压电流同相位运行.     

载波移相方式对多电平变换器谐波性能的影响

针对载波移相级联多电平变换器输出电压电平数目与载波移相方式的关系,提出全波移相和半波移相两种移相的方式,并对二者移相方式进行了理论分析.结合4单元和5单元级联多电平变换器进行仿真和试验研究,结果表明在半波移相方式下级联多电平变换器的输出电压电平数可达到最大电平数,降低输出电压的谐波含量.     

并联全桥子模块MMC直流故障抑制性能仿真分析

基于并联全桥子模块(Paralleled Full-bridge Sub-modules,P-FBSM)的模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)因具备良好的自均压能力和电流通流能力在高电平应用领域得到重视。目前针对P-FBSM-MMC的研究侧重于其自均压特性,而对直流故障阻断机理分析较少。文章为研究P-FBSM-MMC系统在发生直流侧双极短路情况下的故障电流抑制能力和恢复能力,首先分析P-FBSM-MMC在发生直流侧双极短路故障时的故障电流通路,然后利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建21电平P-FBSM-MMC和半桥子模块(Half-bridge Sub-modules,HBSM)MMC仿真模型,分析了P-FBSM-MMC在直流侧双极短路故障情况下的故障电流、直流侧电压以及故障恢复能力。通过与HBSM-MMC仿真结果对比验证得出结论：P-FBSM-MMC在发生直流侧双极短路故障情况下通过闭锁所有IGBT能够有效抑制故障电流,且直流电压能在解锁IGBT后的较短时间内恢复到额定值,对未来P-FBSM-MMC的研究有较大参考价值。     

基于模块组合多电平变流器的STATCOM研究

研究了基于模块组合多电平变流器MMC(Modular Multilevel Converter)的大容量STATCOM的控制策略。对MMC的工作原理和STATCOM运行特性作了分析,建立了M-STATCOM动态模型,并设计一种新的电容均压方法。同时,采用固定开关频率的直接电流控制策略,进一步增强补偿效果。最后利用Matlab/Simulink对系统进行了仿真,验证了所提方法的正确性和有效性。     

新一代电压平衡控制大功率级联H桥整流器

讨论了作为新一代级联式无工频变压器第一部分的级联整流器的控制策略;简化了级联整流器的模型,并且建立了基于单相旋转坐标系的数学模型;提出了一种将合成波形所需的开关状态分解到每个级联单元的直流侧电容电压快速平衡控制策略。仿真结果表明,该控制策略不仅可以使每个级联单元直流侧电容电压平衡控制更精确,而且能更加有效地控制系统有功功率和无功功率。     

3H桥级联型多电平逆变器的改进SVPWM方法的研究

钳位型多电平逆变器和2H桥级联型多电平逆变器电路结构和控制复杂,3H桥级联型多电平逆变器可克服该缺点;五电平逆变器的SVPWM控制方法已经实现,若将其应用于输出更多电平数的逆变器,则计算量非常大,控制困难,而在该控制方法的基础上,通过在电压空间矢量之间采用合适的相移角度,则可方便地实现3H桥级联型多电平逆变器的SVPWM控制。文章以3H桥级联型九电平逆变器为例,采用Matlab仿真验证了该控制方法的可行性和正确性。     

多电平变换器拓扑结构的发展与现状

本文介绍了多电平变换器拓扑结构的发展和现状,以及实现多电平变换器的基本电路,包括二极管箝位型、飞跨电容型、级联型、通用型、直流源级联型、变压器级联型等,列出了它们的基本电路拓扑图,同时对拓扑图进行了简单的分析,总结了各种拓扑结构的特点。最后,对多电平变换器的发展方向提出了看法。     

级联SVG控制系统设计与仿真

由级联H桥多电平逆变器组成的静止无功发生器（SVG）在高压无功补偿中有着广泛的应用前景。文章在分析SVG工作的基本原理及多电平变流器的载波移相调制技术的基础上,设计了一套高压无功补偿装置,并对本装置采用的控制算法进行验证。仿真结果表明,此系统动态响应速度快、补偿性能良好,证实了系统的可行性。     

基于瞬时无功理论的 STATCOM 控制策略研究磁

在含负序分量且电力系统三相不平衡工况的条件下,分析了 STATCOM 装置的功率潮流,针对此环境下STATCOM 直流侧电容电压产生的2倍频的电压波动问题,在控制策略上提出了一种结合瞬时功率理论和传统 PI 的控制方法。在 Matlab/simulink 环境下进行了仿真,结果表明该方法可以获得很快的动态性能且具有较好的谐波特性。     

基于单相全桥单极倍频PWM逆变单元的级联型多电平D类功率放大器输出信号分析

本文介绍了一种新颖的基于级联型多电平拓扑结构的开关型功率放大器,重点研究了采用单极倍频相移PWM技术的多电平输出信号的谐波,之后研制了一台级联型多电平的D类功率放大器。研究结果证明了所研究的基于单相全桥单极倍频PWM逆变单元级联型多电平D类功率放大器输出电压谐波的正确性,表明该放大器具有良好的跟踪性和稳定性。     

矿井提升机控制技术研究现状与发展

分析了国内外直流、交流矿井提升机控制系统的现状与发展历程,重点介绍了双三电平拓扑结构下3种变频调速系统,即定子侧高压变频调速系统、同步电动机双三电平变频调速系统、交-直-交电压型双三电平SVPWM变频调速系统在矿井提升机控制系统中的应用,指出交-直-交电压型双三电平变频调速系统节能效果较好,最适用于矿井提升机控制系统。