链式星形STATCOM补偿不平衡负载的控制策略

星形结构的链式静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)受限于三相输出电流之和等于零的约束条件,因此,在补偿不平衡负载时,必须注入零序电压,以强迫输出电流的相位与 STATCOM 相电压的相位相差90°。首先推导在补偿不平衡负载工况下所要添加的零序电压的数学公式,证明该工况下零序电压添加的必要性与唯一性;然后改进适用于补偿不平衡负载工况的目标电流提取方法,该方法能有效减少参考电流的二倍频分量。而且,提出的零序电压计算方法,无需对参考电流锁相,参考电流提取完毕后,即可计算出零序电压。给出基于经典控制理论在αβ静止坐标系下的参考电流跟踪控制策略。最后,仿真与实验结果验证了所提出方法的正确性。     

电网不平衡下链式STATCOM补偿与控制策略

针对电网电压不平衡工况下的链式STATCOM的运行特性与控制策略问题,通过对比研究三角形与星形两种链式STATCOM的补偿特性,提出一种基于等效电纳变换法的星形链式STATCOM的零序电压计算方法,并在两相静止坐标系下完成不平衡电流跟踪控制。仿真与实验结果表明,在电网不平衡时,所提出方法不但能使星形链式STATCOM正常运行,而且能够补偿无功负载,减轻电网电流不平衡度,最终扩展了星形链式STATCOM的运行范围。     

链式STATCOM综合补偿无功与负序时的控制方法

在理论分析的基础上,提出了链式STATCOM综合补偿无功与负序的控制方法,使得配电系统中的链式STATCOM同时具备优良的无功补偿效果和抑制三相不平衡的能力.仿真和样机实验结果表明:链式STATCOM可以同时补偿无功与负序,能够有效地阻止无功功率和负序电流在配电线路上的流动,从而显著减少电能损耗,提高系统可靠性.     

应用于 DSTATCOM 的负序电流优先补偿策略

为了提高配电网静止同步补偿器(distribution-level static reactive compensator,DSTATCOM)补偿负荷的灵活性,提出了一种针对 DSTATCOM 的电流优化补偿策略,即负序电流优先补偿策略.当 DSTATCOM 的容量能够补偿全部的负序电流分量却不能补偿全部负荷电流时,该补偿策略能够完全补偿负序分量、保证无功分量的最大程度补偿.在配电网的电能质量治理中,该补偿策略优先保证了系统的三相电压对称性.该策略能够应用于星形或角型拓扑的DSTATCOM 中,仿真结果证明了其有效性和准确性.     

链式STATCOM并网电流直流分量抑制

链式变换器适合于实现中高压无变压器直接并网,然而取消变压器通常会导致直流分量超标。特别在中高压应用场合,常采用电流互感器采样并网电流,其隔直效应将进一步导致输出直流分量不受控。建立含电流互感器的链式STATCOM系统模型,分析电流互感器导致直流分量放大的机理,提出一种基于直流侧电压纹波检测的并网电流直流分量抑制方法,并给出该方法的原理和设计原则。在一台25电平的链式STATCOM实验平台上验证该方法的可行性,实验结果表明,该方法即使在采样环节无法直接采集直流电流的条件下,也可有效抑制并网电流直流分量。     

基于i_p-i_q算法的STATCOM补偿指令电流检测方法

随着静止无功补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)的结构多重化,使得其负载电流测量点和补偿注入点因所处位置不同,从而产生较大的检测差异。针对上述问题,文中提出一种改进型ip-iq算法,分别从测量点和补偿点引入电压相位信息,通过设置相位补偿角和比例谐振(PR)控制器,消除因两处电压相位和幅值差异引起的检测误差,提高检测精度。理论分析和仿真结果验证了所提方法的有效性。     

链式STATCOM单极倍频载波移相技术的研究

调制技术是链式STATCOM控制系统的核心部分,为了实现装置的高性能控制,采用单极倍频和载波移相相结合的调制技术。论文介绍了链式STATCOM的主电路结构,研究了单极倍频载波移相调制技术在链式STATCOM中的应用,通过详细的数学分析论证了其特性;最后,搭建了仿真模型,仿真结果表明链式STATCOM采用单极倍频载波移相调制技术可以将等效开关频率提高2N倍(N指每相级联单元数),从而有效地降低了输出谐波含量。     

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。     

负荷补偿用静止同步补偿器控制方法的研究

针对低压配电系统或工业负荷的特点,提出一种适用于小功率静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)装置的基于电流直接控制的控制方案,并用MATLAB软件进行了仿真验证。实验采用基于DSP控制的实验平台,设计了50 kvar STATCOM实验系统。将仿真结果和实验结果对比,证明设计的可行性。通过对STATCOM进行的基波无功补偿实验和谐波与基波无功的全补偿实验,证明STATCOM的良好的无功补偿性能。     

用于风电场无功补偿的STATCOM动态特性分析

建立了包含风力机和异步感应发电机在内的风电机组的整体动态数学模型;以建立的数学模型为基础确立了接入无穷大系统的风电场仿真模型。给出了一种新型的基于直流侧电容电压控制和系统无功电流反馈控制的算法对静止无功补偿器(STATCOM)实行控制,以渐变、随机和阵风这3种风速情况为例对STATCOM的补偿特性进行了仿真分析,并将其补偿效果与晶闸管投切电容器(TSC)进行了比较。仿真结果表明,与TSC相比,STATCOM在补偿过程中能迅速稳定地跟踪无功的变化,并且补偿时无明显的冲击电压和电流。     

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。     

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。     

基于单星MMC的新型STATCOM及其控制策略

通过分析基于级联半桥子模块双星形结构的模块化多电平变换器(MMC)拓扑,提出了一种基于单星形MMC的静止同步补偿器(STATCOM)拓扑结构,并与级联H桥STATCOM等拓扑进行了比较。该拓扑只采用双星MMC的一半,比级联H桥星形STATCOM节省13.4%的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。采用电流直接控制策略,给出了单星MMC-STATCOM的电容电压多层次控制方案及一种相间电容电压平衡控制改进方案,该方案不需要对零序电压注入量进行复杂计算。此外,还搭建了10kVA实验样机。仿真和实验结果表明,所提的单星MMC-STATCOM具有优良的动静态特性,验证了所提控制方案的可行性和有效性。     

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。     

基于晶闸管STATCOM的无功补偿控制

晶闸管STATCOM(static synchronous compensator)可吸收连续可调的无功,且不受电网电压影响。文中首先分析其数学模型;然后采用逆系统方法构造出伪线性系统,并结合滑模变结构控制理论,实现晶闸管STATCOM对负荷的直接无功功率补偿;最后对该控制系统进行计算机仿真。结果表明,文中采用的控制方法具有较好的动态性能和稳态性能,对负载无功变化的适应能力强。