基于SVG+智能电容的混合式无功补偿系统研究与设计

为了实现低成本、精确地大容量无功补偿,设计了一种基于"SVG+智能电容"混合式无功补偿系统。系统由一台高精度补偿的小容量静止无功发生器(Static Var Generator,SVG)和多台智能电容组成。首先对混合系统中SVG的电流跟踪控制进行分析,针对PI控制对周期性信号跟踪性差和重复控制在负载突变时导致补偿电流畸变的问题,提出采用加权式并联型重复控制的电流跟踪控制策略。然后对整体系统的运行特性进行分析,给出系统无功分配控制方法。最后以TMS320F28335作为混合式系统的核心控制器,设计了一套混合式无功补偿系统。通过仿真和试验结果表明,混合无功补偿系统可以对无功电流进行有效的补偿。     

基于重复PI控制和前馈控制的静止无功发生器

分析了以三相电压型逆变器为主电路结构的静止无功发生器(SVG)的工作原理。针对传统比例积分控制(PI)的局限性,提出了采用重复PI控制和电网电压前馈控制的复合控制策略。重复PI控制结合PI控制和重复控制的优点,提高了系统的稳态和动态性能,能有效改善装置的基波无功补偿准确度,消除稳态误差,改善补偿电流的波形质量。同时,为了抑制电网扰动,引入电网电压前馈控制,使系统近似为一个无源跟随系统,有效消除了网侧电压波动对SVG运行的干扰,抑制了直流侧电容的电压波动。在此基础上,进行系统的仿真建模和实验研究,仿真和实验结果验证了所提控制策略的正确性和可行性。     

基于重复控制的DSTATCOM补偿电流控制

针对配电网负载多样、谐波污染严重的情况,为提高配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)的无功补偿性能以及低次谐波抑制能力,提出比例积分(PI)与重复控制相结合的电流控制策略,利用PI控制器低频段优越的动态性能和鲁棒性,快速补偿基波无功,并利用重复控制器对周期信号的高跟踪精度,修正PI的谐波跟踪误差。频率特性分析表明,该控制策略可以有效消除传统PI控制在中频段的相位滞后,提高谐波补偿精度。为了提高装置补偿的灵活性和稳定性,通过谐振控制器构造带通滤波器,进行指令选择性提取,针对性补偿危害严重的特征次谐波,并避开系统谐振频率。实验结果验证了所提出控制策略的有效性。     

基于电流环复合控制的有源电力滤波器

针对有源电力滤波器电流环单纯数字PI控制补偿性能有限.提出基于数字PI控制和数字重复控制的复合控制系统.将PI控制器和重复控制器并联在控制系统电流环的前向通道,共同对系统的输出产生影响.利用数字PI控制改善系统的动态特性,利用重复控制改善系统的稳态跟踪性能.提出电流环PI控制器、重复控制器和复合控制系统的结构,并在同步旋转坐标系下,对其进行控制性能分析,详细推导和分析复合控制系统中重复控制器的设计方法、补偿性能及稳定性.进行三相并联型有源电力滤波器的研制和试验研究,结果证明该控制器在稳态运行时能将电网电流的THD值从30%降到3%,而其动态性能尽管有低通滤波器的影响也仅有半个基波周期(10ms)的延时.理论分析、仿真结果和试验结果均证明所提出的基于数字PI控制和数字重复控制的三相并联型有源电力滤波器复合控制可以兼顾系统动态特性和稳态特性.     

一种低压配电系统无功补偿综合控制方法

无功补偿是低压配电系统电能质量治理的重要环节。在现有的无功补偿技术中,针对多个无功补偿柜采用多个独立的无功补偿控制器,正常工作时各个控制器之间无法实现有效调配,造成柜内电容不断反复投切,从而导致满负荷的无功柜过快老化甚至损坏;同时,柜内的静止无功发生器（SVG）无法与电容进行整体控制,其毫秒级的响应速度使自身一直处于满负荷工作状态,无法发挥其优势。为此,本文提出一种无功补偿综合控制方法,通过实时采集电力系统中的电压、电流及功率,实时协调控制LC和SVG补偿模块。将此方法应用于实际工程中,结果表明该控制方法可改善供电品质、提高系统功率因数。     

基于双环控制器的电容分裂式三相四线制DSTATCOM控制方法

针对不对称负载无功补偿装置电容分裂式三相四线制DSTATCOM补偿精度问题,建立了分析模型,针对传统PI控制器对于周期性信号跟踪较差的问题,提出了基于双环控制器的电容分裂式三相四线制DSTATCOM控制方法。该方法将能够对指令快速响应的PI控制器与能够对周期性信号高精度控制的重复控制器相结合,构成双环控制器,并将其应用到DSTATCOM内环电流跟踪环节。对该控制器的设计进行了详细分析以及仿真与实验验证,结果表明采用所提出的双环控制方法,可以在保证响应速度的同时提高电流跟踪精度,实现电容分裂式三相四线制DSTATCOM对不对称负载的无功补偿功能,降低装置输出电流及畸变率,提高DSTATCOM并网电流质量,补偿效果较传统PI控制方法大幅提高。     

基于新型复合重复控制的SVG谐波电流补偿

静止无功发生器(SVG)自动补偿模式中,对于负载谐波电流的传统重复控制方案是:基波正负序d,q轴电流、谐波d,q轴电流合并在同一环路中施加复合重复控制,但输入信号带宽过大、控制参数耦合度太强,且对小于50 Hz的低频谐波无法有效补偿。针对上述问题,提出一种新型重复控制方案。基波与谐波环路分离独立控制,解除基波与谐波控制器的强耦合关系,增强控制参数的鲁棒性。引入变结构控制器与重复控制器相复合,利用变结构控制的多带宽增益补偿低频谐波,并提高系统暂态响应速度。实验系统测试表明,新方案较传统方案对低频谐波具有更好的补偿性,控制系统鲁棒性更强。     

有源电力滤波器补偿电流的性能分析

为了提高并联型有源电力滤波器（ APF）的补偿性能,在同步旋转坐标系下提出了一种理想的电流控制策略,即基于数字PI控制和重复控制并联结构的复合电流控制方法。利用重复控制对于周期扰动信号无差跟踪的特点来提高有源滤波的稳态精度,PI控制保证APF的动态性能。试验结果和理论分析结果表明,并联结构的补偿电流控制器是可行的。     

基于比例控制和改进重复控制的SVG系统

作为静止无功发生器(SVG)无功功率补偿的关键,各种新型电流控制器被不断提出和改进。重复控制有优秀的稳态性能,但响应速度慢。在重复控制器与比例控制器相结合的复合控制器的基础上,对重复控制器加以改进,增强了控制器的稳态精度和响应速度。此复合控制器结合比例控制和重复控制的优点,提高了系统的稳态和动态性能,能有效改善系统的无功补偿准确度,改善补偿电流的波形质量。在此基础上进行仿真建模和实验研究,仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性和可靠性。     

基于Matlab自动代码生成的SVG研究

静止无功发生器(SVG)作为新一代无功补偿装置,得到了广泛的关注和研究。在此提出了基于Matlab自动代码生成的SVG开发方法,将Matlab/RTW工具与Simulink相结合,应用比例积分(PI)加重复控制的双环控制策略,自动从Simulink模型生成代码,且自动建立可实时运行的程序。并通过对比仿真与实验波形,验证了基于Matlab自动代码生成的SVG设计的可行性与高效性。     

三相并联型有源电力滤波器补偿电流性能分析与改进

三相有源电力滤波器通常用来补偿非线性负载所引起的谐波和无功电流。在有源电力滤波装置中，其补偿性能的好坏，很大程度上取决于控制器的设计。但由于非理想因素的影响，例如输出电流环路带宽有限、检测电路的延时、指令电流的产生等，都会影响补偿效果，而传统的PI控制由于带宽有限不能实现无静差输出。为了提高三相并联型有源电力滤波器的补偿性能，该文在同步旋转坐标系下提出了一种理想的电流控制策略即基于PI控制和重复控制并联结构的电流控制方法，利用重复控制对于周期扰动信号无差跟踪的特点来提高有源滤波的稳态精度，PI控制保证有源电力滤波器的动态性能。实验结果和理论分析充分证明了所提并联结构电流控制器的可行性。     

直接电流控制的静止无功发生器的研究

分析了采用三相桥式电路的静止无功发生器(SVG)的运行原理.指出SVG发出纯容性无功功率时电容两端电压过高的原因及其解决的方法,采用了具有电压环和电流环的直接电流法控制SVG,针对电压环PI调节超调量容易过大的不足提出了PID控制,电流环采用PI调节,给出了参数的整合方法.通过MATLAB仿真给出了系统发出感性和容性无功时电流和电容两端电压的仿真波形,验证了系统的原理及设计思想.     

电网电压不平衡条件下混合无功补偿系统分层协调控制策略

为实现低压配电网低成本大容量动态连续无功补偿,提出了一种晶闸管投切电容器(TSC)与静止无功发生器(SVG)协同运行的混合无功补偿系统。系统综合了TSC低成本大容量的无功补偿和SVG动态连续无功补偿的优点。在分析其基本原理的基础上,提出混合无功补偿系统分层协调控制策略,消除TSC与SVG由于响应速度的差别对其混合无功补偿性能的影响。针对混合无功补偿系统在电网电压不平衡条件下的安全运行问题,研究了SVG的正负序双环叠加控制策略,使其在具有动态无功补偿性能的同时能抑制一定程度的不平衡电压,保证系统的安全稳定运行。最后,仿真验证了所提控制策略的正确性。     

SHPF-TCR联合控制补偿系统的研究

针对有源电力滤波器无法动态补偿无功功率,无源滤波器补偿产生相移的问题,提出一种晶闸管控制电抗器与并联混合电力滤波器(SHPF-TCR)联合补偿控制系统。SHPF由小容量有源电力滤波器和五次LC单调谐滤波器构成以补偿系统谐波,调谐滤波器和TCR形成并联型无源滤波器以补偿系统无功。将解耦控制用于电流跟踪和电压调节,引入PI控制器消除系统稳态误差。该SHPF-TCR联合控制能够有效的降低APF容量,消除系统谐振,稳定性好,动态响应速度快。实验及仿真结果证明了所提出结构和控制方法可以很好地进行谐波和无功的综合补偿。     

基于复合控制的改进型级联STATCOM控制策略

作为当前广泛应用的无功补偿装置,静止同步补偿器(STATCOM)在进行无功补偿的同时,还可以实现对谐波及不对称分量的补偿功能。STATCOM进行多目标补偿时,比例积分(Proportion-Integral,PI)控制难以实现对谐波及不对称分量的无静差控制。为此,提出将一种改进型重复控制技术引入谐波及不对称分量的跟踪控制中,建立了基于重复控制和PI控制的复合控制器的模型,该控制器既可实现对直流信号的快速跟踪控制,又能显著加快对交流信号的响应速度。针对特征谐波的选择性补偿,采用dq坐标变换及递归傅立叶变换(DFT)相结合的电流检测方法。最后,基于多FPGA控制架构搭建了基于H桥的级联STATCOM仿真与实验平台,并通过仿真及实验来验证控制策略的合理性。     

一种新型静止无功发生器单周控制仿真研究

静止无功发生器是柔性交流输电系统中重要的电力电子装置,针对控制方案复杂的问题,提出一种单周控制的三相四线制静止无功发生器,它可以有效的解决电力工业三相四线制系统的零线电流、无功功率补偿和三相不平衡问题。具有控制器结构简单、控制精度高、补偿效果好的特点。在建立数学模型的基础上进行了仿真研究,仿真结果证明其能有效地补偿系统谐波、零序和无功电流,从而提高输电线功率因数和传输效率。     

基于SVPWM的静止无功发生器控制策略研究

考虑到实现和控制的经济实用性,针对低压配电网中静止无功发生器(SVG)的运行控制问题,提出了一种改进式控制策略,该控制策略有恒无功、恒电压两种控制方式,能满足不同用户、不同地区的功率补偿需求。其中,恒无功模式下的外环控制通过简单计算直接解耦q轴电流,避免了比例积分(PI)调节。通过在PSCAD/EMTDC中搭建的SVG系统仿真模型,对所提出的控制策略进行了仿真验证,并提供了大量的实验和仿真数据,仿真结果表明:依据该控制策略设计的SVG系统响应速度快,直流电压稳定性好,动态补偿性能优,同时实现简单,因而具有一定的实用推广价值。     

双DSP冗余控制的新型静止无功发生器控制器设计

为了提高静止无功发生器向电力系统输送无功功率的实时性与精确性,设计了一种双DSP控制的新型静止无功发生装置（SVG）。介绍了控制系统的硬件、软件构成和功能,给出了无功电流检测及直流电压的控制方法。具有控制器结构简单、控制精度高、补偿效果好的特点。给出了SVG用于补偿无功功率以及改善电压质量时的仿真波形。仿真结果表明,该装置能有效地补偿系统无功功率和因负荷无功功率引起的电压下降,从而提高输电线功率因数和传输效率。     

N+1混合无功补偿系统的研究

提出了一种采用N组电容器和1台静止无功补偿器构成的N+1混合无功补偿系统,电容器组采用2进制编码。给出了2进编码电容器组的投切策略和基于瞬时无功功率理论的静止无功补偿器的控制方法。与传统的电容器无功补偿结构相比,该混合补偿结构可实现连续无功补偿;与单独的静止无功补偿器相比,可大大降低成本。无功补偿案例的仿真结果验证了上述系统和方案的正确性和有效性。