STATCOM预测直接功率控制中参数自适应辨识方法

预测直接功率控制技术可以在静止坐标系下,实现有功功率和无功功率的解耦控制,将预测直接功率控制应用到带蓄电池储能系统的静止同步补偿系统(static synchronous compensator/battery energy storage system,STATCOM/BESS)的STATCOM侧,可以实现对有功功率和无功功率的解耦控制,但预测直接功率控制方法依赖于准确的数学模型,而实际系统中STATCOM的数学模型参数容易发生改变,为实现对STATCOM侧等效电路参数的在线辨识,在静止坐标系下建立了STATCOM的最小二乘格式的数学模型,采用带遗忘因子的递推最小二乘法对参数进行在线辨识,自适应修正控制模型的参数,降低输出电流的畸变率,提高补偿精度。最后通过仿真和实验,验证所提的自适应参数辨识方法,可以有效的辨识STATCOM侧的等效电路参数。     

带蓄电池储能装置的静止同步补偿器(STATCOM/BESS)的概况综述

带蓄电池储能装置的静止同步补偿器(STATCOM/BESS)可以快速补偿系统所需要的有功功率和无功功率,可以灵活地解决电力系统中的一些电能质量问题,并且也可以平抑新能源发电的波动性。本文主要针对STATCOM/BESS中各种类型直流侧储能电池接入方式、主电路拓扑结构及其在电力系统中的应用进行总结分析。     

用于平抑风电波动功率的混合储能静止同步补偿器

针对传统静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)只能补偿无功功率的不足,提出一种新型混合储能静止同步补偿器(STATCOM/HESS),通过在直流侧增加混合储能装置,可快速补偿系统所需要的有功功率和无功功率。相比于有关学者之前提出的蓄电池储能静止同步补偿器(STATCOM/BESS),采用STATCOM/HESS可充分利用超级电容功率密度高及蓄电池能量密度高的特点,储能系统的动态响应特性和运行寿命得到极大改善。对STATCOM/HESS的拓扑结构进行了研究,并对其应用于风电场的协调控制策略进行了分析,在PSCAD/EMTDC中建立了STATCOM/HESS的仿真模型。结果表明,STATCOM/HESS在稳态情况下能够有效平抑风电场的有功功率波动,并能够根据需要发出感性和容性无功功率,优化风电场的并网运行。     

结合蓄电池储能系统的STATCOM的电流解耦控制

FACTS装置若与储能系统相结合可扩大运行范围、提高性能、扩展功能、使输电更为柔性化。针对传统STATCOM只能单一的调节无功功率这一不足,提出一种结合蓄电池储能系统(Battery Energy Storage System, BESS)的STATCOM,可实现无功功率与有功功率的双重调节,即对系统的四象限补偿,同时直流侧电压基本恒定,无需控制。描述了STATCOM/BESS的工作原理,推导了数学模型。为实现无功功率和有功功率的独立调节,采用旋转坐标系下的电流解耦控制方法,并给出了PI参数的整定原则。仿真与实验结果证明了STATCOM/BESS采用该控制方法可获得良好的动稳态特性,具有理论价值和实际意义。     

基于STATCOM/BESS的DFIG并网风电场无功控制策略

针对新能源大规模并网存在的系统稳定性问题,分析DFIG机组的无功补偿能力,在DFIG并网系统中引入了蓄电池储能型静止同步补偿器(STATCOM/BESS),提出一种利用STATCOM/BESS维持DFIG风电并网系统功率及电压稳定性的方法.该方法在传统STATCOM无功补偿的基础上,将蓄电池储能并联在其直流侧,可以快速、平滑地调节风电场输入并网点的有功功率并支撑系统电压稳定,能够达到削峰平谷的作用.对DFIG、STATCOM、STATCOM/BESS在系统发生三相接地故障时的无功补偿能力进行试验对比,结果表明装设STATCOM/BESS的系统电压跌落最小,且恢复速度最快、补偿效果最好.     

利用含储能装置的STATCOM阻尼电力系统多模态振荡

研究了多机系统中使用储能装置与静止无功发生器(STATCOM)的集成抑制电力系统多模态振荡的可行性。推导了集成电池储能系统(BESS)的STATCOM的非线性动态模型和线性化Phillips-Heffron模型。利用STATC0M/BESS能够和系统自由交换有功功率和无功功率的特点,在每个控制回路上设计附加阻尼控制器阻尼多模态振荡。基于可控性指标确定STATCOM/BESS的安装地点并为各模态选择控制回路,使用人工鱼群算法进行多个阻尼控制器间的协调优化。仿真结果表明,单个STATCOM/BESS能够成功实现电力系统多模态振荡的抑制;阻尼效果受容量限制的影响,容量大时阻尼效果好。     

基于Z源逆变器的STATCOM/BESS控制策略研究

将基于Z源逆变器的STATCOM与电池储能系统(BESS)通过双向DC/DC变换器相结合,实现了有功功率和无功功率的同时补偿。针对传统电压源型逆变器效率低、抗电磁干扰能力差且需加入死区等缺点,采用Z源逆变器STATCOM可有效解决上述问题。在分析其工作原理的基础上,推到了基于同步旋转坐标系的STATCOM离散化数学模型,设计了无差拍电流内环离散控制器和外环控制器,顺利实现了有功、无功的解耦控制,具有控制简单、控制精度高,鲁棒性强等优点。为了保证BESS安全充放电的稳定运行,提出一种新型的BESS充放电控制策略:外环采用恒功率、恒压和涓流切换控制,内环采用电感电流为控制目标。最后,仿真和实验结果验证了所提出的上述控制策略的正确性和优越性。     

基于反馈线性化STATCOM控制系统仿真研究

静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)具有非线性、强耦合的特点。针对该设备传统线性控制理论的设计方法难以实现,因此首先分析了系统数学模型,利用反馈线性化方法将STATCOM进行有功电流和无功电流解耦。再根据线性控制理论对线性系统设计控制器,线性系统输入的有功电流给定值由直流侧电压外环产生,无功电流给定值由电网无功功率外环产生。由此可实现对STATCOM直流侧电压与电网侧无功功率进行控制。对比了接入STATCOM装置前后对系统无功功率补偿效果;以及负荷无功发生变化时,无功补偿装置无功控制效果。仿真结果表明,所设计的控制系统对电网无功功率的控制效果比较理想,能够保证负荷消耗无功由无功补偿装置提供。     

配电网无功补偿中的平均功率平衡控制

针对配电网的无功补偿问题,选取级联H桥型静止同步补偿器(STATCOM)的星形主电路为研究对象,提出了一种通过直流侧电压分层控制来实现系统平均功率平衡控制的方法。为此,建立了级联H桥型STATCOM的数学模型并分析了系统的功率交换过程。结果表明,只要对系统相电压和相电流的正序、负序分量进行合理控制,即可实现该型STATCOM的直流侧电压平衡和无功动态补偿。所提方法基于这一认识而提出,该方法以平均有功功率和平均无功功率为控制量,控制产生系统的参考补偿电流,并将其正序、负序分量与实际补偿电流的对应分量比较后得到调制信号。仿真分析表明,该方法在直流侧电压的平衡控制和系统的无功动态跟踪方面都具有良好的效果。     

带蓄电池储能的静止同步补偿器的小信号模型建立及其控制

通过DC/DC双向变换器将蓄电池储能接入STATCOM直流侧,直流侧电容将DC/DC侧和STATCOM侧耦合成一整体。通过建立整体的大信号模型的分析,建立了dq坐标系下基于线性解耦的小信号动态模型,实现了DC/DC侧和STATCOM侧的解耦控制。基于该模型,对DC/DC的电流环控制器,以及STATCOM侧电流电压双闭环与功率前馈相结合的控制器设计,实现了对DC/DC侧充放电功率,以及直流侧电容电压稳定输出的控制。并通过Matlab/Simulink仿真验证设计的正确性。