基于MMC的D-STATCOM直流侧电压控制策略研究

针对模块化多电平换流器(MMC)子模块单元器件参数差异、并联损耗等原因导致的配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)直流侧电压不稳定问题,提出一种直流侧电压分层控制方法.通过电路的等效变换,建立基于MMC拓扑的D-STATCOM装置补偿电流和环流的数学模型,同时采用准比例谐振(PR)控制策略实现对指令补偿电流的跟踪和2倍频环流分量的抑制.通过对MMC模块整体、相间及各个单元分别控制,进而实现对直流电压的全局控制.最后,通过相关仿真和实验验证所提电流、电压控制策略的有效性.     

链式D-STATCOM的鲁棒L2性能准则设计

为提高控制系统鲁棒性,提出一种链式静止同步补偿器（distribution static synchronous compensator,D-STATCOM）的鲁棒三2性能准则设计新方法。首先通过等效电路变化,将对链式D-STATCOM的控制电路模型转换为对单个H桥逆变单元的控制电路模型;在所建立的考虑干扰和参数摄动影响的单个H桥逆变单元控制电路模型基础上,通过对误差系统方程的等价变换,将参数摄动的影响转化为周期干扰的一部分;然后利用重复控制与无源性控制相结合的新方法实现链式D—STATCOM的鲁棒上2性能准则的设计。其中,重复控制对周期干扰进行补偿,无源性控制确保重复控制的收敛性和对控制目标的渐近跟踪,并抑制非周期干扰对控制效果的影响;通过给定指令电流,实现链式D．STATCOM的无功电流的控制和直流电压稳定的控制：利用H桥逆变单元之间的能量交换实现直流电压的均衡控制。仿真以及10kV、±5Mvar工程实际应用结果表明,所提方法能够在实现无功电流控制的同时实现直流电压的稳定与均衡控制,且稳态特性好、动态响应快、算法实现简单、鲁棒性强,具有较强的工程实用价值。     

SSSC与励磁的非线性变结构协调控制器设计

在非线性控制理论和变结构控制理论的基础上,设计了静止同步串联补偿器与发电机励磁的协调控制器,该控制器考虑了SSSC直流侧电压稳定和输电线路的有功功率,以维持发电机的功角稳定。仿真结果表明：该协调控制器能够有效地控制输电线路的有功功率、并且显著地改善了系统的暂态稳定。     

基于D-STATCOM的串联解耦控制

串联解耦和状态反馈解耦是目前常用的解耦控制方法.在配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)中,由于电流d-q变换后存在耦合,常需要采用解耦控制.针对传统的状态反馈解耦对系统参数的变化较敏感的缺点,采用串联解耦对D-STATCOM进行控制.建立了D-STATCOM同步旋转坐标系下的数学模型,得出其d-q电流之间存在耦合;针对D-STATCOM的数学模型设计了基于串联解耦控制的控制器;为了对比串联解耦和状态反馈解耦的效果,分别推导了当系统参数发生变化时它们的系统传递函数,通过分析传递函数的波特图从控制理论的角度定性地得出串联解耦控制的鲁棒性和动态性能要优于状态反馈解耦控制.仿真结果也表明串联解耦控制具有鲁棒性好、响应速度快的特点.     

静止同步串联补偿器解耦控制器设计

将SSSC考虑为输电线路上的可变阻抗,将其同含有汽门控制的单机无穷大系统联立为三阶多变量两输入两输出非线性模型,在此模型基础上,运用动态逆系统方法完成解耦和线性化,构造出两个单输入单输出的伪线性系统,并采用变结构控制理论分别设计控制器。根据Matlab仿真结果验证了该方法对发电机功角,传输功率这两个控制指标有很好的控制效果。     

用于静止无功补偿器的变结构控制器的设计

本文提出了能同时改善电力系统功角稳定和装设点电压动态特性的用于静止无功补偿器的变结构控制器设计方法。控制器对系统工作点的变化具有鲁棒性。     

D-STATCOM指令电流检测法的研究

提出了一种在电网电压不平衡且畸变情况下依然适用的补偿电流的准确检测法.该方法能快速检测并计算出电网基波正序电压的相位,从而在三相电压不对称且畸变时仍能准确检测出谐波和无功电流.仿真分析验证了该方法的正确性和可行性.     

基于状态反馈精确线性化变结构控制的SSSC控制器设计

提出一种基于状态反馈精确线性化变结构控制的静止同步串联补偿器(SSSC)控制器设计方法.考虑到SSSC交流侧电压幅值和相角以及直流侧电容电压的动态调节过程,建立了SSSC在同步旋转dq坐标系下的非线性数学模型,在此模型的基础上,采用状态反馈精确线性化方法将原非线性系统转化为线性系统.然后,应用变结构控制原理设计SSSC控制器,同时通过PI控制稳定直流侧电容电压.最后,利用MATLAB仿真软件搭建了装设有SSSC的110kV输电系统的仿真模型,仿真结果表明了所设计的控制器能够很好地根据需求来改善电网输电能力,具有良好的暂态控制性能.     

基于软件优化的D-STATCOM新型控制策略

控制延时会导致配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)对谐波抑制和无功补偿的精度降低。为改善传统控制策略滞后时间长、补偿效果差的缺点,提出了一种基于软件优化的新型控制策略。通过对D-STATCOM补偿指令电流的特性进行分析,对软件流程进行相应调整,缩短了谐波和无功补偿指令电流的计算延时,使补偿滞后大大减少,谐波抑制和无功补偿的精度得到明显提高。该策略无需复杂算法,实现简单、有效。在Matlab/Simulink环境中进行了仿真分析,并且研制了一台容量为10 kVA的三相四线制D-STATCOM实验样机进行验证,结果证明了新型控制策略的正确性和可行性。     

D-STATCOM并联补偿非线性负载谐波特性研究

D-STATCOM具有良好的无功补偿和谐波抑制能力,在电力系统中得到广泛运用。D-STATCOM并网运行时会放大负载谐波电流,限制了D-STATCOM的使用范围。为充分发挥D-STATCOM的优越性能,减小其对负载谐波电流的放大效应,利用等效电路方法对D-STATCOM补偿非线性负载系统进行分析。对于电压源型非线性负载,等效阻抗随谐波次数的增加急剧减小使谐波放大效应更加严重。采用串联电抗器的方法能有效降低负载高次谐波的等效阻抗,从而抑制谐波放大效应。Matlab仿真结果表明:受谐波放大效应的影响,若不采取限制负载高次谐波的措施D-STACOM补偿效果较差,串联电抗器能有效抑制谐波放大效应,显著提高DSTATCOM补偿性能。     

D-STATCOM一种改进的补偿电流检测法

实时准确地检测出谐波与无功电流是配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)进行良好补偿的前提。针对传统的ip-iq法在电压畸变且不对称时不能准确地检测出补偿指令电流,提出了一种无锁相环并适合于非理想电压下改进的ip-iq检测法。该方法通过正余弦信息提取模块计算基波正序电压的正余弦信息来消除锁相环带来的检测误差,并采用平均值滤波和采样优化处理来减少滤波延时和降低检测中的运算量,进而提高检测精度和响应速度。最后在Matlab/Simulink环境中搭建模型进行仿真分析,并研制了一台容量为20kVA的D-STATCOM实验样机,仿真和实验结果证实了所提方法的有效性与可行性。     

基于人工神经网络控制算法的SSSC潮流控制器设计

本文提出了一种应用神经网络控制策略为静止同步串联补偿器(SSSC)设计的新型潮流控制器。径向基函数神经网络的理论基础是函数逼近,用一个两层的前向网络去逼近任意函数,以更好地进行潮流控制。仿真结果表明,这种控制器与传统的PI调节控制相比,不但能快速调节潮流,增加系统阻尼,改善系统稳定性,并且有较强的适应性、鲁棒性。     

含静止同步补偿器的单机系统综合控制器设计

针对含静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)的单机无穷大系统的特点,提出了一种新的控制器设计方法.首先建立了考虑发电机汽门调节系统、励磁系统的含STATCOM的单机无穷大系统5阶多变量3输入3输出的非线性数学模型;在此模型的基础上,运用动态逆系统方法完成系统模型的解耦与线性化,构造出3个相互独立的单输入单输出伪线性系统,并应用变结构控制理论分别设计子系统控制器;最后,在MALAB中编写M函数仿真程序,并与在相同数学模型、相同电路参数条件下的最优控制结果相比较.结果显示,提出的控制策略更能有效提高系统的暂态稳定性能,证实了该控制策略的有效性和优越性.     

链式D-STATCOM的无源性控制

配电网静止同步补偿器(distribution static synchronous compensator,D-STATCOM)由于其突出性能已被证明是配电网无功动态调节的有效手段,然而链式结构D-STATCOM每一相都由多个H桥逆变单元级联而成,是一个非线性多变量、强耦合的系统,难以同时实现无功电流与直流电压稳定均衡的控制.经过等效电路变换,建立单个H桥逆变单元的控制电路模型;基于无源性控制理论,设计无源性控制率,确保了对指令电流的渐进跟踪;通过给定指令电流,实现了链式D-STATCOM的无功电流的控制和直流电压稳定的控制;利用H桥逆变单元之间的能量交换实现了直流电压的均衡控制.仿真以及10 kV、±5 Mvar工程实际应用表明,此控制算法能够在实现无功电流控制的同时实现直流电压的稳定与均衡控制,且稳态特性好、动态响应快、算法实现简单、鲁棒性强,具有很强的工程实用价值,为链式D-STATCOM的研究、发展和产业化提供了基本保障和良好的平台.     

基于人工神经网络控制算法的SSSC潮流控制器设计

提出了一种应用神经网络控制策略为静止同步串联补偿器 (SSSC)设计的新型潮流控制器。径向基函数神经网络的理论基础是函数逼近 ,用一个两层的前向网络去逼近任意函数 ,能更好地进行潮流控制。仿真结果表明 ,这种控制器与传统的PI调节控制相比 ,不但能快速调节潮流 ,增加系统阻尼 ,改善系统稳定性 ,并且有较强的适应性、鲁棒性     

静止同步串联补偿器的变结构控制器设计

为了提高静止同步串联补偿器的稳态性能和补偿灵活性,采用变结构控制设计其控制器,整个设计基于对输电线路电流的锁相.由于SSSC的数学模型在dq坐标下是一个非线性强耦合系统,文中采用基于非线性反馈的逆系统方法将原系统进行线性化解耦,构造出其伪线性模型,设计出伪线系统的变结构控制律,对直流侧的隐动态采取PI控制.最后建立SSSC的仿真模型对其进行仿真试验并同PI控制进行了比较.结果表明本控制策略的高效性.     

链式D-STATCOM直流电压分层协调控制策略

针对链式配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)直流电压影响因数多、难以控制的特点,本文提出了一种直流电压分层协调控制的策略。采用电压稳定控制、电压相间控制、电压均衡控制分别实现直流电压的总体稳定、相间平衡、模块电压平衡,从而使直流电压稳定均衡可控。并用PSCAD/EMTDC搭建模型,分别就负荷切换和负荷不平衡情况下进行了仿真验证,结果表明本文所提出方法的可行性和有效性。     

D-STATCOM不平衡负载补偿与直流电压控制的研究

配电网中的不平衡负载会造成配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)并网连接点电压的不对称,该不对称电压会导致D-STATCOM直流电压2倍频的波动。而D-STATCOM的指令电流检测中通常加入了直流电压控制,直流电压的波动会直接影响指令电流的检测效果。在此基础上,提出一种改进的指令电流检测法,该方法通过对直流电压控制量进行平均值滤波处理,减小直流电压波动对不平衡电流检测的影响。同时,为了抑制DSTATCOM启动时过大的冲击电流,对直流电压采用了分级电压控制,该控制也基本消除了直流升压过程的超调,保护了D-STATCOM设备的安全。仿真和试验结果验证了上述方案的正确性。     

基于直接电流控制的D-STATCOM装置研制

根据配电网无功功率动态补偿的工程需求,研制了一种基于DSP直接电流控制的±50 kVA配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)装置。详细介绍了D-STATCOM构成、开关器件选型、输出滤波器设计和功率器件驱动电路设计等关键技术,并设计开发了基于TMS320LF2407型数字信号处理器DSP的直接电流控制器,在此基础上进行了D-STATCOM负荷综合补偿的开环并网和闭环并网实验研究。实验结果表明该装置无功动态补偿性能优越,并能有效抑制负荷谐波和三相不平衡,从而验证了所研制的D-STATCOM装置及其设计方法的可行性。     

基于人工神经网络控制算法的SSSC潮流控制器设计

提出了一种应用神经网络控制策略为静止同步串联补偿器（SSSC）设计的新型潮流控制器。径向基函数神经网络的理论基础是函数逼近，用一个两层的前向网络去逼近任意函数，能更好地进行潮流控制。仿真结果表明，这种控制器与传统的PI调节控制相比，不但能快速调节潮流，增加系统阻尼，改善系统稳定性，并且有较强的适应性、鲁棒性。