不平衡负载下静止同步补偿器比例谐振控制

电网中接入不平衡负载时,通常选用静止同步补偿器来补偿无功电流与负序电流。相对于静止同步补偿器常用的PI控制系统,本文提出一种结合瞬时对称分量法和信号延迟对消方法(DSC)的比例谐振(PR)控制系统,首先,用DSC方法分离出电网电流的正序、负序交流分量;其次,在αβ两相静止坐标下对正、负序分量分别控制,使得DSTATCOM补偿无功电流与负序电流。与PI控制系统相比,提出的控制策略简化了运算,提高了系统稳态、动态性能;最后,搭建了低压配电网DSTATCOM的实验平台,实验结果表明,提出的PR控制方法可以实现补偿无功电流和负序电流,电网接近单位功率因数,电网电流THD小于5%,平衡度满足国标要求。     

级联DSTATCOM补偿不平衡负载分相控制策略

针对三相四线制不平衡无功负载的特点,采用正、负序同步旋转变换分别提取基波正序、负序无功分量,同时采用静止坐标系下的分相控制策略,实现配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)补偿模式的灵活性选择,可以只补偿负序、零序分量,充分利用DSTATCOM容量优先保证网侧电流平衡,也可在DSTATCOM容量允许的情况下同时补偿正序、负序和零序分量,进一步提高网侧功率因数。为提高分相控制的补偿精度且同时保证系统的动态性能,引入改进型的快速重复控制,设计了基于比例积分(PI)控制内环和快速重复控制外环的电流双环控制策略。最后在MATLAB/Simulink环境下建立三相四线制DSTATCOM仿真模型并搭建实验样机进行验证,仿真和实验结果证明了基于快速重复控制的分相控制策略能实现DSTATCOM对不平衡无功的高精度、选择性补偿。     

DSTATCOM补偿不平衡负载分序控制策略

通过分析负载不平衡时各序等效电路,建立了配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)在各序等效电路中的数学模型,并提出了分序控制策略。针对负载电流正、负序分量三相对称的特点,分别在正、负序同步旋转坐标系下进行补偿,而零序分量在三相坐标系进行补偿,为了提高补偿精度,同时抑制装置本身产生低次谐波和扰动,引入重复控制。最后在MATLAB/Simulink环境中搭建10 Mvar/10 kV DSTATCOM系统进行仿真验证,证明了新型控制策略补偿不平衡负载的有效性,并且具有一定抑制电网电压不平衡的能力。     

负载不平衡下D-STATCOM控制策略的仿真研究

通过分析建立配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)在负载不平衡时各序等效电路中的数学模型,提出了将反馈线性化同时应用于正序、负序模型的控制策略。针对三相三线制下负载不平衡时电流可分解为正、负序分量的特点,分别在正、负序同步旋转坐标下进行补偿。其中,正序控制使装置发出负载需要的无功电流,提高功率因数;负序控制用于补偿由于负载不平衡出现的负序电流,从而使电网侧电流平衡达到国标要求。最后在PSCAD中搭建了10 Mvar/10 kV D-STATCOM系统进行仿真验证,证明了该控制策略补偿负载不平衡的同时能发出满足要求的无功功率,并且在电网侧出现超过国标的不平衡时仍能达到较理想的效果,显示出此控制策略的有效性。     

静止无功发生器在不平衡系统中的控制策略研究

针对电网中三相负载不平衡或大容量单相负载的使用在电网中产生大量负序电流,对其造成严重影响的问题,对SVG数学模型进行分析基础上提出了基于dq坐标变换正序与负序双向同步控制静止无功发生器(SVG)的控制策略,采用两组控制器分别对SVG输出电压的正序分量和负序分量进行闭环反馈独立同步控制,达到既可补偿由感性或容性负载产生的正序无功电流,又可以有效抑制电网中负序电流的目的,提高了电网功率因数,减少了由负序电流引起的电网不平衡等故障。通过MATLABSimulink的仿真分析证明了该控制方案的合理性和有效性。     

电网电压不平衡下链式STATCOM控制方法

针对链式静止同步补偿器(STATCOM)在电网电压不平衡情况下的控制问题,建立了其正序、负序数学模型,详细推导了在电网电压不平衡时正序和负序环境下的非线性解耦控制方程,提出一种不平衡环境下链式STATCOM的反馈线性化滑模控制方法,通过引入精确反馈线性化方法实现正负序完全解耦,为降低滑动模态上的抖动,引入一种新的指数趋近律完成滑模控制器设计,正序电流环控制装置补偿负载所需无功,负序电流环补偿负载不平衡情况下的负序电流。仿真和实验表明,该方法能有效地解决链式STATCOM在不平衡环境下的补偿问题,具有一定的工程参考价值。     

无功和三相负荷不平衡的序分量法补偿控制

将静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)并入电网来补偿无功功率和配电网三相负荷不平衡。通过对称分量法和叠加原理,对配电网三相负荷不平衡情况下正序、负序等效电路进行分析,提出一种新的正、负序补偿电流叠加补偿控制方法。正序控制环采用δ-θ控制,实现配电网无功功率补偿和保持STATCOM直流侧电压稳定;负序控制环采用φ-θ控制,实现STATCOM补偿三相负荷不平衡产生的负序电流,使电网侧三相负荷保持平衡。仿真和实验结果表明,该方法可以有效地补偿电网无功功率和三相负荷不平衡。     

基于瞬时对称分量法的三相四线制D-STATCOM控制研究

配电网中三相负载不对称,会导致三相电流电压不对称。基于瞬时对称分量法对三相电压和电流量进行分解,提出了一种新的正序、负序和零序电流直接控制方法,应用于三相四线制配电网并联型D-STATCOM(配电网静止同步无功发生器)。正序电流控制使D-STATCOM发出电网中需要补偿的无功电流和谐波电流;负序、零序电流由abc坐标系转换到dq0同步旋转坐标系与期望值0做差进行控制,用以补偿三相负荷不平衡。仿真结果表明,所提出的控制方法可以使D-STATCOM有效补偿配电网三相负荷不平衡,提高配电网功率因数,同时消除非线性负荷引起的电流畸变。     

交流电网电压负序分量影响铁路功率调节器运行特性的机理研究

采用电压源换流器的铁路功率调节器(railway power conditioner, RPC)在交流电网电压平衡下具有抑制交流电网负序电流的作用,然而在交流电网电压不平衡时则不一定能抑制交流电网负序电流。为了揭示交流电网电压负序分量如何影响RPC运行特性及交流电网负序电流的作用机理,首先分析了RPC运行原理并建立了采用功率控制的补偿方案模型。其次,分析了交流电网电压负序分量对V/V变压器副边电压和电流的影响。再次,根据RPC控制过程,逐步揭示了负序分量如何影响RPC补偿特性的机理过程。然后,采用对称分量法,推导了交流电网电流不平衡度的解析表达式并对关键影响因素进行了分析。最后,采用电磁暂态仿真模型,多角度验证所给解析表达式的正确性。     

有源电力滤波器两种补偿目标的分析和比较

在有源电力滤波器(APF)中，被广泛应用的有2种类型的补偿目标：一种是将非线性负载的馈线电流补偿为基波(正序)有功电流，另一种是将非线性负载补偿为一个等效线性电阻。采用不同的补偿目标，其APF补偿效果以及对电网的影响也不相同。该文从谐波传递的角度，分析比较了在2种补偿目标下的补偿特性对电网中谐波传递的影响。结果表明：无论在抑制电网谐波电压对负载的影响方面，还是在抑制谐波电流对电网的污染方面，采用后一种补偿目标的效果都要优于前一种补偿目标。仿真和实验验证了结论的正确性。上述结论对三相不平衡系统负序分量传递的影响也同样适合。     

配电网负载不平衡补偿控制策略仿真研究

在三相四线制220V 低压配电网中越来越多非线性负荷的出现,使得电网出现电流不平衡、电压降落等现象,现在多采用 D-STATCOM 装置进行无功补偿,以保证电网平衡.D-STATCOM 可补偿不平衡电流中的负序分量, 但对零序分量起不到补偿效果.文章针对三相四线制220V 低压配电网不平衡负载的电流补偿提出了控制策略,并进行了仿真研究。     

三相四线制SAPF在不平衡负载下的补偿特性

介绍了三相四线制并联型有源电力滤波器(SAPF)在不平衡负载下谐波的补偿特性.基于瞬时无功功率理论检测谐波电流的方法可检测电流基波正序和负序分量,通过控制使补偿后的电源侧电流三相平衡,其中应用平均值滤波器相比传统低通滤波器(LPF)效率更高.在原理上分析了不平衡负载下的补偿特性,利用Matlab/Simulink进行了仿真,实验室在一台60 kVA的三相四线制SAPF上对不平衡非线性负载进行补偿.仿真和实验结果验证了电流检测方法的正确性和补偿的有效性.     

负载不平衡下链式STATCOM的控制方法

针对链式静止同步补偿器(STATCOM)在负载不平衡情况下的控制问题,建立了其正序、负序数学模型,详细推导了在负载不平衡时正序和负序环境下的反馈线性化解耦控制方程,提出一种基于反馈线性化与重复控制相结合的负载不平衡下链式STATCOM双环叠加控制方法,正序电流环控制装置补偿负载所需无功,负序电流环补偿负载不平衡情况下的负序电流,引入重复控制抑制装置本身产生低次谐波和扰动。采用主从控制方案实现控制要求,主控制器用于实现系统不平衡下双环叠加控制算法;从控制器利用有功电流均等分配来控制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链式STATCOM对不平衡负载的补偿问题,具有一定的工程参考价值。     

基于序分量法的D-STATCOM直接功率控制策略研究

将基于序分量法的P-DPC引入到配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)的控制研究中,来解决传统预测直接功率控制策略只可控制补偿负荷无功功率的问题。将电网电压不对称因素考虑在内,利用瞬时对称分量法对各个采集电气量进行序分解,构建正、负序等效电路。无功和三相不平衡负荷补偿时,根据序网络等效电路分别推得正、负序功率预测模型。基于正序功率预测模型的P-DPC算法控制D-STATCOM补偿负荷无功,而基于负序功率预测模型的D-DPC算法控制补偿负荷所需负序电流。两种算法相互牵制,严格控制了D-STATCOM的输出电流,消除了装置在电网电压不对称时可能产生的过流威胁,实现了负荷无功和平衡化补偿。仿真结果表明,不论电网电压对称与否,该控制策略都能良好地补偿负荷的无功和负序电流,确保电源侧三相电流平衡且单位功率因数运行。     

模块化多电平交交变频电源负序补偿控制方法

为了满足高压场合的需求,研究了一种具有负序补偿功能的模块化多电平交交变频电源(MMC-VFPS)。对于负载不平衡造成电网电流存在负序分量,在MMC-VFPS电路满足高压大功率负载供电的前提下,提出了基于该电路拓扑实现负序补偿的模型预测控制方法。根据MMCVFPS电路的拓扑结构建立数学模型,得到了简化等效电路。在此基础上,采用上、下桥臂状态寻优策略的预测控制方法,利用电压排序策略并通过修正输入电流指令和环流指令既满足了负载需求又实现了负序补偿,通过仿真验证了该拓扑结构用于负序补偿和控制策略的有效性。     

一种不平衡负载下SVG的控制策略

建立了不平衡负载下静止无功发生器(SVG)在dq坐标系下的数学模型。根据对称分量法将不平衡负载电流分解为正序、负序电流分量,然后在正序、双序同步旋转坐标系下分别对SVG补偿电流进行闭环控制。设计了基于反馈线性化的电流内环调节器,使得有功、无功电流解耦,相比于传统的前馈解耦控制,参数调节简单。最后在Matlab/Simulink搭建了不平衡负载下的SVG的仿真模型,仿真结果验证了上述方法的有效性,经过补偿后,系统的功率因数显著提高,降低了网侧三相电流的不平衡度且其谐波分量小。     

提升低压配电电能质量的H桥有源电力滤波器

将H桥结构的三电平逆变器作为有源电力滤波器(APF)应用于低压配电网络可有效提升系统电能质量,然而当负载电流三相不对称时,负载电流中的基波负序分量会影响直流母线电压的稳定控制。在这种场景下,首先探讨了H桥结构三电平逆变器与电网基波正负序分量对输入逆变器功率的影响,提出了基于正序电流的直流母线平均电压控制方法,和基于负序电流的直流母线相间电压平衡控制方法;最后通过搭建额定功率为30 kW的H桥结构三电平APF原理样机实验验证了所提控制方法在非线性负载,以及不平衡负载等各类工况下电能质量治理的有效性。     

基于DDSRF的不平衡负载下SVG分序补偿研究

不平衡负载的存在会导致电网三相电流不平衡,降低电网电能质量,静止无功发生器(SVG)在电能质量治理领域得到广泛应用,针对不平衡问题提出基于DDSRF的SVG分序补偿策略,首先推导了SVG的数学模型,利用双同步坐标系解耦(DDSRF)分离出电网的正、负序电流,在dq旋转坐标系下分别对电网中的正、负序电流进行补偿。最后在Matlab/Simulink搭建系统模型,仿真结果表明该控制策略实现了对电网不平衡电流的补偿和对系统无功的补偿,且响应速度很快、补偿效果良好。     

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。     

负载不平衡环境下链式STATCOM的控制方法

正针对负载不平衡环境下链式静止同步补偿器(STATCOM)的控制问题,建立了其不平衡条件下正序、负序数学模型,构建了正序及负序环境下链式STATCOM的神经元解耦控制模型,提出一种基于神经元解耦的负载不平衡下链式STATCOM的正序-负序双环控制方法,正序控制环控制STATCOM装置补偿负载所需无功,负序控制环补偿负载不平衡情况下的负序电流,引入神经网络提高系统响应速度及控制准确度。采用主从控制方案实现控制要求,主控制器用于实现负载不平衡下正序-负序双环控制算法;从控制器利用有功电压均等分配的控制方法来实现各模块直流侧电容电压平衡。仿真与实验表明:该方法可以有效地解决链式STATCOM对不平衡负载的补偿问题,具有一定的工程参考价值。