改进型STATCOM控制策略研究

非线性负载与不平衡负载广泛存在于配电网中,一般补偿装置无法满足补偿需求,为此提出一种改进型STATCOM的控制策略。该策略以无功补偿为主、指定次谐波电流和基波负序补偿为辅,对负载电流进行检测,将检测到的电流通过PI控制器,使得STATCOM的补偿电流能够精确跟踪无功、谐波和基波负序指令电流。通过电压空间矢量调制实现对无功电流、指定次谐波电流、基波负序电流的补偿。PSCAD仿真结果表明,该策略完成了对配电网电能质量问题综合治理的目标。     

不平衡工况下链式STATCOM的运行极限分析

在并网电压不平衡或补偿无功电流不平衡的工况下,需采用控制策略以保证链式静止同步补偿器(STATCOM)各个链节单元的直流电压基本恒定。常用的方法是将三角形接线的STATCOM叠加零序电流或星形接线的STATCOM叠加零序电压。基于零序分量叠加的方法,分析了在不平衡工况下保证链式STATCOM正常运行的条件。综合考虑并网电压不平衡与补偿无功电流不平衡的情况,分析了并网电压不平衡度、补偿无功电流不平衡度与装置额定电流、额定电压之间的关系。据此定量给出了三角形接线与星形接线的STATCOM装置不平衡运行的极限。通过比较发现,三角形接线的STATCOM更适用于补偿无功电流不平衡度较高的场合,而星形接线的STATCOM更适用于并网电压不平衡度较高的场合。最后在MATLAB/Simulink环境中搭建了仿真系统,仿真结果验证了上述分析的正确性和有效性。     

不对称三相电路谐波和负序电流的实时检测方法

对于不对称三相电路，电力有源滤波器能同时抑制谐波电流、负序电流分量，还能补偿基波无功功率。为此需准确检测这些电流分量，文中提出了一种实时检测不对称三相电路谐波和负序电流分量以及基波无功电流分量的方法，并对该检测方法进行了理论分析。用PSpice软件仿真证明了所提方法的正确性。     

配网静止同步补偿器直流电容的优化选择

在STATCOM的串联电感和直流电容参数选择不当时,配网电压中的基波负序分量和谐波分量会引起STATCOM串联谐振.利用开关函数的基频模型,建立了直流电压波动分量和交流电流非基波正序分量与配网电压非基波正序分量的解析表达式,提出了以直流电压波动最小或以交流电流非基波正序分量有效值最小为目标的直流电容的优化计算方法.仿真分析了配网电压存在基波负序分量或谐波分量条件下STATCOM直流电压和交流电流的响应特性,仿真结果与理论分析一致.     

一种抑制HVDC换相失败的STATCOM补偿方案

针对高压直流输电(High Voltage Direct Current, HVDC)系统中的换相失败问题,提出一种STATCOM补偿方案。该方案将星型级联H桥STATCOM中性点直接接地,并入HVDC系统逆变端,从而具备三点优势:保留星型级联H桥STATCOM经济性高的优点;三相独立,可视为三个单相STATCOM,各相换流链独立控制,克服了传统星型级联H桥STATCOM在电网电压不平衡情况下的控制问题;利用HVDC所接入的交流电网的中性点接地的特点构成零序电流通道,不仅可以补偿谐波、正序、负序无功电流,也可以补偿零序无功电流,补偿性能较传统拓扑更为优良。详细分析了该补偿方案在HVDC中的可行性,并推导了电网电压不平衡情况下,换流链电流指令中的零序电流分量。给出了控制策略并通过PSCAD/EMTDC对所提补偿方案用于抑制HVDC换相失败的性能进行验证。     

三相四线制D-SVG的多目标控制策略研究

提出了一种多目标电能质量改善的控制策略,可实现谐波电流、基波正序无功、负序有功、负序无功、零序有功和零序无功电流的单一补偿和任意组合补偿。该控制策略基于改进的i_p-i+q法和等价三角变换的思想,同时检测出6种目标补偿分量,通过选择开关控制其是否投入补偿。直流侧电容电压稳定控制采用传统比例积分(PI)控制方式,最后采用三角载波比较法跟踪参考目标分量。利用该算法对多目标配电低压静止无功发生器(D—SVG)装置进行PSCAD仿真,并基于现场可编程门阵列(FPGA)+数字信号处理器(DSP)实验平台搭建了多目标D-SVG样机。仿真和实验结果表明了该控制策略的正确性并具有较好的实用性。     

考虑负序补偿的角型链式SVG指令电流提取方法

角型链式静止无功发生器(static var generator,SVG)理论上能够进行负序、无功和谐波电流的综合补偿。针对角型补偿器指令电流提取的难题,通过对补偿电路相量图进行几何分析,根据瞬时无功功率理论,推导出dq/Δ变换矩阵。三相电流瞬时值经 abc/dq 变换、滤波,得到两相旋转坐标系下的负序有功电流分量和负序无功电流分量;再经 dq/Δ变换矩阵,可得到角型链式SVG负序补偿所需的相电流指令信号。该变换矩阵可应用于负序补偿系统,也可应用于负序、无功和谐波电流综合补偿系统。所提指令电流提取方法物理意义清晰,算法简单;采用电流瞬时值进行运算,负荷变化时,可实时更新指令电流,动态调节速度快。最后,通过PSIM仿真验证了所提方法的正确性。     

同相牵引供电系统满意优化补偿策略研究

针对新型同相牵引供电系统中综合潮流控制器的容量优化配置问题,提出了一种满意优化补偿策略.它能实时检测出负载电流的基波正序有功分量、基波正序无功分量、基波负序分量以及谐波分量.通过给定电能质量期望参数,实时调整负序、无功以及谐波补偿度,使得综合潮流控制器容量在各电能质量补偿参数之间得到实时优化配置.在给定补偿电流参考信号...     

电网不平衡情况下级联星接STATCOM的控制策略

STATCOM能否承受电网不平衡的冲击,在电网不平衡时持续稳定运行并提供有效的动态无功支撑,是其性能好坏的直接体现。本文从抑制负序电流和有功功率平衡的角度出发,利用叠加原理,提出级联星接STATCOM的负序电压前馈和零序电压稳压的控制方法。通过在逆变端口电压中叠加负序分量来抑制负序电流,在逆变端口电压中叠加零序分量将正序无功电流与逆变端口电压负序分量作用产生的有功功率予以抵消,从而实现了三相直流电压的稳定。该方法可以应对电网故障时负序电压对装置的影响,避免了装置在电网故障时直流电压失稳,同时能够准确地补偿动态无功。本文所提策略最终经过Matlab/Simulink完整仿真测试及RTDS试验测试。     

动态无功补偿器的负序分量和特征谐波补偿算法

从能量保持恒定的角度采用直流侧电压控制方法对三相动态无功补偿器进行设计,在三相负荷不对称的情况下。提取三相不对称负荷的基波负序分量,对动态无功补偿器的算法进行了负序分量补偿。同时,通过对稳定谐波源进行谐波分析,提取其特征谐波进行补偿,可以起到补偿无功和谐波的作用。仿真结果表明在不对称谐波源情况下。叠加负序分量补偿后的三相系统电流完全对称,并可滤除负荷特征谐波含量。采用上述算法的动态无功补偿器可以通过对负荷的分析,根据负荷及实际的装置进行控制策略调整。具有较大的工程实际意义。     

同相牵引供电系统负序、谐波、无功电流实时检测方法及其补偿策略

同相牵引供电系统旨在实现电能质量的综合补偿。提出了一种基于同步坐标变换的电流检测方法,能实时准确地检测出负载电流的基波正序有功分量、基波正序无功分量、基波负序分量以及谐波分量,为综合补偿提供了基础。电能质量的补偿力度与设备容量之间存在非线性关系。提出补偿度的概念,并给出补偿度与电能质量参数的关系,通过给定电能质量期望参数,实时调整负序、谐波以及无功补偿度,使得综合潮流控制器容量在各电能质量补偿参数之间得到实时优化配置,从而实现同相供电系统容量优化满意补偿。理论推导和仿真结果验证了所提方法的正确性和可行性。     

同相牵引供电系统负序、谐波、无功电流实时检测方法及其补偿策略

同相牵引供电系统旨在实现电能质量的综合补偿.提出了一种基于同步坐标变换的电流检测方法,能实时准确地检测出负载电流的基波正序有功分量、基波正序无功分量、基波负序分量以及谐波分量,为综合补偿提供了基础.电能质量的补偿力度与设备容量之间存在非线性关系.提出补偿度的概念,并给出补偿度与电能质量参数的关系,通过给定电能质量期望参数,实时调整负序、谐波以及无功补偿度,使得综合潮流控制器容量在各电能质量补偿参数之间得到实时优化配置,从而实现同相供电系统容量优化满意补偿.理论推导和仿真结果验证了所提方法的正确性和可行性.     

矢量理论在谐波和无功电流检测中的应用与改进

基于通用瞬时无功功率理论,对矢量理论在有源电力滤波器的谐波和无功电流检测算法中的应用进行了分析和改进。改进的算法针对电网电压存在谐波分量的情况,在保证补偿前后系统有功功率保持不变及不严重影响算法运行时间的前提下,在基准电流求取过程中增加了电压基波正序分量的检测环节,保证补偿后电流与供电电压基波正序分量同相位,完全消除三相四线系统中的谐波无功和不平衡分量。通过Matlab仿真给出了有源滤波器在电压含有零序分量及谐波分量情况下基准电流的检测结果,表明了该方法的准确性。     

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。     

三电平模块化智能电能质量补偿装置研究

谐波、无功以及三相不平衡是电力系统中常见的电能质量问题。本文研究了基于三相四线制二极管钳位型三电平拓扑的模块化智能电能质量补偿装置,它可以实现指定次谐波补偿、无功功率和三相不平衡补偿。本文基于瞬时无功功率理论提取三相不平衡及无功补偿指令电流,并结合基于离散傅里叶变换的谐波提取算法,将负载电流中的基波负序电流、零序电流、无功电流和特定次谐波电流分离提取,通过PI控制器和重复控制器的并联,实现在静止三相ABC坐标系下指令电流的直接控制。经实验验证,本文所提的三相四线制模块化三电平智能电能质量补偿装置不仅可以动态补偿系统的无功、不平衡以及谐波电流,而且可以实现不同种类补偿容量的动态设置。     

低压配电网三相不平衡静止同步补偿器优化控制策略

三相不平衡低压电网中有负序、零序分量以及谐波,导致有功和无功功率波动的电能质量问题。采用动态性能好、谐波含量小的DSTATCOM进行补偿优化控制。用αβ0坐标变换方法,将零序分量分离进行单独补偿控制。基于基波中负序电流引起功率2倍频波动,设置2个独立调节的参数,计算不同控制目标下的参考电流,推导统一控制表达式,并采用粒子群算法优化独立参数,同时抑制有功和无功波动。引入比例谐振控制器控制矢量电流交流分量,在达到与PI调节相同效果时,省去繁琐的dq坐标变换计算,简化控制策略,并给出仿真验证。结果表明三相不平衡时,当限制无功波动在10%内时,有功波动相应减弱16%,验证了本文提出控制方法的可行性及有效性。     

矢量理论在谐波和无功电流检测中的应用与改进

基于通用瞬时无功功率理论,对矢量理论在有源电力滤波器的谐波和无功电流检测算法中的应用进行了分析和改进.改进的算法针对电网电压存在谐波分量的情况,在保证补偿前后系统有功功率保持不变及不严重影响算法运行时间的前提下,在基准电流求取过程中增加了电压基波正序分量的检测环节,保证补偿后电流与供电电压基波正序分量同相位,完全消除三相四线系统中的谐波无功和不平衡分量.通过Matlab仿真给出了有源滤波器在电压含有零序分量及谐波分量情况下基准电流的检测结果,表明了该方法的准确性.     

不平衡负载下并联有源电力滤波器的补偿性能

实际工业现场存在谐波、负序及无功等问题需予抑制以满足其他用户的用电要求,而有源电力滤波器(APF)是一种新型电力电子装置,除抑制谐波外,对于不平衡三相电路,还可同时抑制基波负序电流。为准确检测出不平衡负载的谐波与基波负序分量,APF的低通滤波器采用移动平均滑窗算法并在研制的66 kVA的APF基础上对不平衡三相电路进行了补偿。仿真和实验结果证明了所研制的APF可以快速、准确地检测出基波负序及各次谐波电流,补偿后的系统侧电流畸变率从28.5%降至2.79%,充分达到了谐波抑制的国际标准。     

基于数字信号处理的谐波和无功电流的检测

针对谐波和无功电流检测中存在的问题,提出了一种离散检测方法。通过构造同步基准正余弦信号,获得了电压、电流的基波正序分量,消除了三相电压不对称与同步信号发生电路对检测结果的影响。并在此基础上扩展研究了检测任意次谐波正序、负序和零序分量的情况。仿真测试结果证明了该方法的有效性。     

新型无功负序谐波PI无静差解耦控制策略

提出了一种新型无功、负序及谐波电流的PI无静差解耦控制方法.该方法在某一种补偿电流分量对应的同步旋转坐标系(SFR)中,通过简单算法变换,消除由其他补偿电流分量形成的交流扰动,获得该补偿电流分量的直流量,实现对该补偿电流指令的PI无静差跟踪控制.实验结果表明,采用该方法后,装置实现了对无功或负序或某次谐波电流的单独PI...