H桥级联STATCOM直流侧电压控制新方法

针对H桥级联静止同步补偿器(STATCOM)各模块不一致工作状态下容易导致直流侧电压不平衡的问题,提出了一种新的直流侧电压分级控制方法。分析H桥模块(HBI)级联电平叠加方式,建立起H桥级联STATCOM动态工作特性及电流内环前馈解耦控制策略的数学模型,深入研究了H桥级联STATCOM与电力系统的功率交换机理和正负序电流的特征,在此基础上,运用正序电流控制STATCOM总体电压平衡、负序电流实现STATCOM各相变流电路直流侧间的电压平衡控制,通过调节HBI的交流输出电压幅值和与电流的相位差使各HBI直流侧电容电压维持在设定值。仿真结果验证了所提方法的可行性与正确性。     

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。     

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。     

负载不平衡环境下链式STATCOM的控制方法

正针对负载不平衡环境下链式静止同步补偿器(STATCOM)的控制问题,建立了其不平衡条件下正序、负序数学模型,构建了正序及负序环境下链式STATCOM的神经元解耦控制模型,提出一种基于神经元解耦的负载不平衡下链式STATCOM的正序-负序双环控制方法,正序控制环控制STATCOM装置补偿负载所需无功,负序控制环补偿负载不平衡情况下的负序电流,引入神经网络提高系统响应速度及控制准确度。采用主从控制方案实现控制要求,主控制器用于实现负载不平衡下正序-负序双环控制算法;从控制器利用有功电压均等分配的控制方法来实现各模块直流侧电容电压平衡。仿真与实验表明:该方法可以有效地解决链式STATCOM对不平衡负载的补偿问题,具有一定的工程参考价值。     

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。     

无功和三相负荷不平衡的序分量法补偿控制

将静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)并入电网来补偿无功功率和配电网三相负荷不平衡。通过对称分量法和叠加原理,对配电网三相负荷不平衡情况下正序、负序等效电路进行分析,提出一种新的正、负序补偿电流叠加补偿控制方法。正序控制环采用δ-θ控制,实现配电网无功功率补偿和保持STATCOM直流侧电压稳定;负序控制环采用φ-θ控制,实现STATCOM补偿三相负荷不平衡产生的负序电流,使电网侧三相负荷保持平衡。仿真和实验结果表明,该方法可以有效地补偿电网无功功率和三相负荷不平衡。     

负载不平衡下链式STATCOM的控制方法

针对链式静止同步补偿器(STATCOM)在负载不平衡情况下的控制问题,建立了其正序、负序数学模型,详细推导了在负载不平衡时正序和负序环境下的反馈线性化解耦控制方程,提出一种基于反馈线性化与重复控制相结合的负载不平衡下链式STATCOM双环叠加控制方法,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,引入重复控制抑制装置本身产生低次谐波和扰动。采用主从控制方案实现控制要求,主控制器用于实现系统不平衡下双环叠加控制算法;从控制器利用有功电流均等分配来控制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链式STATCOM对不平衡负载的补偿问题,具有一定的工程参考价值。     

级联STATCOM负载不平衡校正能力分析

针对星形级联静止同步补偿器(STATCOM)校正不平衡负载过程中出现的相间电容电压失衡问题,分析计算补偿装置各相吸收的有功功率与其输出电流正负序分量之间的关系,指出负序电流的注入会在级联STATCOM三相之间产生不平衡功率,由此造成相间直流侧电容电压失衡。引入零序电压注入法来解决由负序电流注入校正不平衡负载带来的相间电容电压失衡的问题,从控制系统不发生过调制的限制条件,提出了级联型补偿装置输出不平衡电流能力的计算方法。最后,搭建MATLAB/Simulink仿真模型,验证了该控制算法的有效性。     

基于CPS-SPWM级联型DSTATCOM直流侧稳态分析及电容容量设计

基于四象限双H桥变流器级联型的主电路结构以及CPS-SPWM的调制策略,在建立SPWM-H桥变流器数学模型的基础上,详细分析了对应于三相不对称畸变补偿电流分量(无功、负序及谐波电流)时DSTATCOM各级联功率单元H桥逆变器直流侧电流变化规律,以及基于单位功率因数的H桥整流器直流侧电流变化规律,并据此建立了功率单元直流侧各电流数学模型.结论显示,稳态条件下,直流整流侧电流包含2次交流分量和直流分量irdc-.而直流逆变侧电流不仅包含与无功和负序补偿电流分量对应的2次交流分量,以及等于irdc-对应于整流器与逆变器之间有功功率传递的直流分量,还包含与谐波补偿分量对应的4,6,…偶次交流分量.最后,根据所建立的直流侧电容电压、电流数学模型,结合电容电压控制的稳态和动态性能指标要求,给出了直流电容容量的设计方法.仿真结果表明,基于该主电路拓扑及电容参数设计方法的DSTATCOM,其直流电压稳定、均衡控制简单可靠、动态响应速度快,对非线性、不平衡冲击性负荷的补偿效果较好.     

静止无功发生器负载不平衡补偿范围研究

三相全桥静止无功发生器SVG(static var generator)应用于低压小功率中无功与负序电流的补偿。本系统采用d-q双序同步旋转的分序控制策略,从稳定系统直流侧电压出发,分析了SVG补偿的无功电流与负序电流之间的关系,推导出负序电流的补偿范围不受正序分量的限制。在补偿额定正序无功电流时,利用三相中输出的最大电压来衡量系统补偿负序电流的最大范围。当并网系统电抗取值5 m H时,计算出电流正负序比例最高不超过43%。最后在Matlab/Simulink中搭建系统仿真模型。仿真结果验证了系统的控制策略与不平衡补偿范围计算方法的正确性。     

基于序分量法的D-STATCOM直接功率控制策略研究

将基于序分量法的P-DPC引入到配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)的控制研究中,来解决传统预测直接功率控制策略只可控制补偿负荷无功功率的问题。将电网电压不对称因素考虑在内,利用瞬时对称分量法对各个采集电气量进行序分解,构建正、负序等效电路。无功和三相不平衡负荷补偿时,根据序网络等效电路分别推得正、负序功率预测模型。基于正序功率预测模型的P-DPC算法控制D-STATCOM补偿负荷无功,而基于负序功率预测模型的D-DPC算法控制补偿负荷所需负序电流。两种算法相互牵制,严格控制了D-STATCOM的输出电流,消除了装置在电网电压不对称时可能产生的过流威胁,实现了负荷无功和平衡化补偿。仿真结果表明,不论电网电压对称与否,该控制策略都能良好地补偿负荷的无功和负序电流,确保电源侧三相电流平衡且单位功率因数运行。     

级联H桥STATCOM抑制电网电压不平衡控制策略研究*

针对不平衡负载引起的电网三相不平衡问题,提出利用STATCOM输出负序电流的方式来保证交流侧PCC处电网的平衡。该方案主要采用了直流侧电压均衡控制、三相级联H桥调制部分、电压和电流双闭环、正负序提取算法、负序电流前馈等控制算法。仿真和试验表明,该方法可在保证直流侧电压稳定的基础上,有效解决由负载不平衡引起的电网不平衡问题。     

基于双频功率回路的星形级联H桥STATCOM不平衡补偿研究EI北大核心CSCD

星形级联H桥静止同步补偿器(staticsynchronous compensator,STATCOM)在中高压配电和输电网中应用广泛,但其负序电流补偿能力较弱,容易引起相间子模块直流电压的不平衡。为了实现任意不平衡度的负序电流补偿,文中提出一种基于双频功率回路的星形级联H桥STATCOM拓扑,该拓扑在传统星形结构基础上仅需增加两组相间RLC谐振器,并利用谐振频率分量实现相间功率的流动,且不影响工频补偿电流的输出。在分析拓扑工作原理的基础上进一步提出基于双频功率的控制策略,能够在相间重新分配三相不平衡功率,保证三相直流侧电压平衡,实现任意不平衡度的电流补偿。最后,针对所提出的拓扑及控制策略进行仿真及实验验证,证明所提方法的有效性与优势。     

级联型STATCOM不平衡故障穿越负序电流抑制

为了改善在电网不平衡故障穿越中,级联型H桥静止同步补偿器(CHB-STATCOM)输出电流对称度和谐波特性,首先建立了不平衡故障电网负序电压和STATCOM相直流侧电压的定量关系,揭示了分离直流侧电压可获得对应的交流负序电压分量机理,提出通过调节三相直流电压即可直接产生相应的交流负序电压分量,实现对输出负序电流抑制;其次,利用直流电压闭环调节进一步产生装置高调制比,以改善输出电流谐波特性,最后通过380 V/7 kVA级联型STATCOM动模原理样机验证了所提控制方法的正确性和有效性。     

三角形链式STATCOM电流补偿模式下的控制策略

三角形链式静止同步补偿器(STATCOM)工作于电流补偿模式时,可以对负载的无功、不平衡和谐波电流进行综合治理。其相电流指令直接关系到链节直流侧电压稳定和链节额定电流水平。将相电流指令分为基波正序无功分量、基波负序分量和谐波分量,通过叠加零序分量使链节有功为零,推导了零序分量与负序分量之间的关系。对负序电流的补偿不能超过额定电流的50%。在Matlab/Simulink中搭建了7电平STATCOM仿真模型,仿真结果验证了控制策略的正确性和有效性。     

电网不平衡下星形级联STATCOM负序电压控制

电网电压不平衡下,星形级联H桥静止同步补偿器(STATCOM)三相有功功率分配不相等,造成三相相间直流电压不均衡,影响系统稳定工作。基于负序电压注入的相间直流电压均衡控制具有功率调节能力强的优点,可使系统在电网电压严重不平衡的情况下正常工作。为提高电网不平衡下相间直流电压的动态性能,通常采用基于负序电压注入的前馈控制。传统前馈控制算法建立在三相静止a,b,c坐标系上,引入了大量的反三角函数和开根号运算,极其复杂。不仅如此,忽略了正序电流控制环与负序电压的关系,致使前馈控制输出的负序电压不够精确。这里提出一种新的前馈控制算法,该算法建立在两相旋转d,q坐标系上,由直流形式表示。同时,还考虑正序电流控制环与负序电压的关系,故所提前馈控制算法准确且简单易行。最后,搭建400 V/±5 kvar的星形级联H桥STATCOM样机验证所提方法的可行性与有效性。     

H桥级联STATCOM直流侧电容电压平衡控制的研究

针对H桥级联静止同步补偿器(STATCOM)直流侧单电容电压波动引起相内及总体电压不平衡的问题,提出采用3种控制器协调控制的策略。直流侧单电容电压控制器为电压内环,单电容电压与参考电压作比较经过PI调节实现H桥单元电容电压平衡控制。直流侧总电压和无功电流控制器为电压、电流双环控制,总电容电压平方和与参考电压作比较经过PI调节实现总电容电压的平衡控制。同时提出一种获取无功参考电流的方法,该方法计算简单可有效提高系统运行的可靠性。H桥级联七电平STATCOM的仿真与实验表明,所提控制策略在系统稳态和负载突变时直流侧电容电压在允许范围内波动,具有良好的动态性,网侧电压与电流基本同相位,最终实现了直流侧电容电压的平衡控制,验证了所提控制策略的有效性。     

基于三维空间矢量的三角形联结级联SVG直流侧电压控制方法研究

三角形联结级联H桥拓扑静止无功发生器(SVG)能够动态补偿无功负序功率,提高功率因数,抑制电压闪变和波动,改善电网电能质量,近年来得到了广泛研究。对于级联H桥结构的静止无功发生器,其直流侧电压控制问题一直是研究的热点问题。空间矢量调制相对于载波调制,便于微机实时控制,具有电压利用率高和开关损耗小等特点。基于空间矢量调制的直流侧电压控制的方法在三角形联结级联H桥还没有应用。提出了基于三维空间矢量的直流侧电压三层控制结构:第一层为总的直流侧电压控制;第二层为相间均压控制,将每一相视为一个H桥,三相之间采用三维空间矢量法,在开关周期内通过能量函数选择合适的零序分量注入调制波中产生零序电流,实现三相之间的实时均衡控制;第三层为模块间均压控制,实现每相内部各H桥模块直流侧电压等于给定值。基于三维空间矢量的零序电流选择方法能够在单位开关周期内产生零序分量,从而产生任意次零序电流实现对直流侧电压控制,具有较快的动态响应速度,仿真和实验结果验证了该方法的正确性和有效性。     

基于功率转移的混合级联电压均衡控制策略

传统星形级联H桥(CHB)静止同步补偿器(STATCOM)补偿负序电流时会产生不平衡三相有功功率,造成相间直流电压不均衡。通常只能通过注入零序电压重新分配三相有功功率,来实现相间直流电压均衡。然而,零序电压注入将极大地增加STATCOM的输出电压,限制了负序电流补偿范围。以混合级联型STATCOM为研究对象,给出一种通过共直流母线单元来转移相间不平衡有功功率的方法,并以此提出相间均压控制策略。最后,在7.5 kvar的混合级联型STATCOM实验平台验证所提相间均压控制策略的可行性。     

级联H桥型SVG直流侧电压平衡控制方法

级联H桥型SVG是目前大容量无功补偿装置的最佳方案之一,直流侧电压的稳定与平衡是保障装置可靠运行的必要条件。建立和分析了级联H桥型SVG的等效数学模型,推导了直流侧电压的波动过程,在此基础上分析其相间有功功率交换过程,并提出了一种基于零序电压控制的直流侧电压平衡的三级控制方法,即全局直流侧电压平衡控制、相间直流侧电压平衡控制和相内直流侧电压平衡控制,从而很好地解决了直流侧电压平衡控制问题。最后选取单相两个H桥单元的主电路结构进行仿真和实验分析,验证该方法的有效性。