基于能量分析的MMC-STATCOM电容电压三级平衡控制

为实现模块化多电平变流器(MMC)作为电网静止同步补偿器(STATCOM)进行无功补偿的目的,同时满足各模块电容电压平衡的要求,可以采用三级能量平衡控制策略。首先对MMC中相与相之间、上桥臂与下桥臂之间、子模块与子模块之间能量变换和转移机理及特性进行了深入分析。详细探讨了影响MMC能量平衡的决定因素;又采用了基于准PR控制器的二倍频环流抑制策略抑制环流;在此基础上,借鉴了三级能量平衡控制策略,实现了电容电压的平衡控制。仿真结果表明:通过对MMC内部能量平衡控制,能够减缓系统遭受相间负载不平衡大扰动后的电容电压波动,从而避免由于三相不平衡所引起的STATCOM脱网运行事故。采用所提的电容电压平衡控制策略可以有效提高MMC-STATCOM的安全稳定运行能力。     

基于模块化多电平换流器的STATCOM分析与控制

针对基于模块化多电平换流器（MMC）结构的静止同步补偿器（STATCOM）,详细分析了其电路拓扑和工作原理。研究了一种基于三角函数变换法则的动态无功电流检测方法,将其应用于MMC型STATCOM,取得了较好的动态检测效果。为保证MMC直流侧电容电压的稳定,采取了子模块电压均分和电压平衡的控制方法,并提出将误差调节信号叠加至CPS-SPWM的各子模块调制波上,在跟踪输出补偿电流的同时,提高了直流侧电容电压的抗干扰性。最后通过仿真分析和对比试验,说明了MMC型STATCOM在稳态和动态调节中均具有良好的补偿效果。     

基于模块化多电平换流器的STATCOM分析与控制EI北大核心CSCD

针对基于模块化多电平换流器(MMC)结构的静止同步补偿器(STATCOM),详细分析了其电路拓扑和工作原理。研究了一种基于三角函数变换法则的动态无功电流检测方法,将其应用于MMC型STATCOM,取得了较好的动态检测效果。为保证MMC直流侧电容电压的稳定,采取了子模块电压均分和电压平衡的控制方法,并提出将误差调节信号叠加至CPS-SPWM的各子模块调制波上,在跟踪输出补偿电流的同时,提高了直流侧电容电压的抗干扰性。最后通过仿真分析和对比试验,说明了MMC型STATCOM在稳态和动态调节中均具有良好的补偿效果。     

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。     

基于MMC桥臂电流的STATCOM不平衡补偿控制方法

为稳定模块化多电平静止同步补偿器(MMC-STATCOM)的综合补偿,其交流侧电流、内部环流和子模块电容电压均须加以控制。文章首先分析了MMC-STATCOM同时补偿无功和负序电流的原理;然后针对一般方法将MMC交流侧电流和环流分开控制,提出一种基于MMC桥臂电流的STATCOM不平衡补偿控制方法,以实现MMC内外特性的双重控制,减少了专门的环流抑制器,并采用准PR控制器进行MMC上、下桥臂电流的无静差跟踪,以减少控制系统的复杂程度;最后,在PSCAD/EMTDC中进行仿真验证,结果表明所提方法可以实现STATCOM综合补偿,同时能有效抑制MMC内部环流。     

基于模块化多电平变流器的STATCOM的研究

模块化多电平变流器(MMC)在高电压、大功率领域拥有诸多优点,提出一种MMC应用于静止无功补偿器(STATCOM)的控制策略。与H桥级联拓扑相比,MMC因具有正负直流母线,灵活性和适用性更广。设计了MMC子模块电容电压的分级式均压控制策略,包括相间电压均衡控制策略和独立电容电压均衡控制,减小子模块电容电压的波动,维持直流电压稳定。引入一种新的MMC拓扑结构来进行环流抑制,避免了进行负序二倍频坐标变换和相间解耦的复杂控制,实现对环流的有效抑制。基于Matlab/Simulink的仿真结果和实验结果共同表明了所提控制策略的有效性和可行性。     

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。     

模块化多电平动态电压补偿器的控制策略研究

提出一种模块化多电平结构应用于动态电压补偿器的新技术。模块化多电平结构易扩展,便于实现,且具有公共直流母线,能够实现四象限运行。文中对模块化多电平动态电压补偿器的拓扑结构和工作特性进行介绍和理论分析。通过对几种补偿策略、子模块电容电压控制策略和MMC逆变单元调制策略的对比介绍,提出了适用于模块化多电平动态电压补偿器的同相补偿、子模块电容电压分层控制和载波移相PWM调制的控制策略。利用PSCAD软件搭建仿真模型,通过仿真分析,验证了模块化多电平动态电压补偿器控制策略的有效性和可行性。     

基于级联H桥换流器的APF-STATCOM的控制与调制

有源滤波器(APF)和静止同步补偿器(STATCOM)在电力系统应用中都是独立开来,分别进行谐波抑制和无功补偿。将APF和STATCOM功能结合起来,以级联H桥换流器构成APF-STATCOM装置,同时实现无功补偿和谐波抑制。在分析级联H桥APF-STATCOM拓扑及其工作原理的基础上,提出了一种简单有效的控制策略;针对级联H桥换流器各子模块间的电容电压均衡问题,采用最近电平逼近调制(NLM)并提出了一种适用于级联H桥换流器的电容电压均衡控制策略。利用PSCAD/EMTDC对36级联H桥APF-STATCOM进行了建模仿真,结果验证了该控制策略和电容电压均衡控制策略的可行性和有效性,并表明所提出的电容电压均衡策略能有效避免H桥模块IGBT不必要的频繁开关,减少器件的开关频率。     

基于MMC的STATCOM直流侧电压均衡控制的研究

由于MMC特殊的拓扑结构,基于MMC的STATCOM有很多的优点,但这种拓扑也使得电容电压平衡控制成为难点。针对MMC STATCOM直流侧电容电压不平衡问题,通过分析MMC STATCOM的数学模型,基于解耦变换将有功和无功解耦分离,提出通过系统直流电压控制和基于排序的均压控制来平衡其直流侧电容电压的策略。系统直流电压控制用来确定电容电压稳定基准值和有功功率的交换,基于排序的均压策略用来平衡每个桥臂上所有子模块的电容电压。通过Matlab/Simulink仿真表明,该方法可以有效地稳定STATCOM直流侧电压。     

Novel reactive power controllers for the STATCOM and SSSC

The paper investigates the dynamic operation of both static synchronous compensator (STATCOM) and static synchronous series compensator (SSSC) based on a new model comprising full 48-pulse GTO voltage source converter for combined reactive power compensation and voltage stabilization of the electric grid network. These key FACTS devices are power electronic GTO converters connected in parallel or series with the power system grid and are controlled by novel decoupled controllers. The complete digital simulation of the STATCOM and SSSC within the power system is performed in the MATLAB/Simulink environment using the power system blockset (PSB). The STATCOM scheme and the electric grid network are modeled by specific electric blocks from the power system blockset while the control system is modeled using Simulink. Two novel controllers for the STATCOM and SSSC are presented in this paper based on a decoupled current control strategy to ensure stable operation of the STATCOM under various load excursions. A novel control scheme for the static synchronous series compensator (SSSC) is also implemented to provide a full controllable series compensating (buck/boost) injected voltage over a specified capacitive and inductive range, independently of the magnitude of the transmission line current. The series reactive compensation scheme with an external dc power supply can also compensate for any voltage drops across resistive component of the transmission line impedance. The novel decoupled controller uses a phase locked loop (PLL) with a novel reduced inherent time delay to improve the transient performance of the SSSC. The performance of both STATCOM and SSSC schemes connected to the 230 kV grid are evaluated. The proposed novel control schemes for the STATCOM and SSSC are fully validated by digital simulation.     

基于改进型LADRC的STATCOM抑制双馈风电场次同步振荡策略

针对双馈风电场经串联补偿线路送出引发的次同步振荡问题,提出了一种基于改进型线性自抗扰控制(LADRC)的静止同步补偿器(STATCOM),实现对系统次同步振荡的抑制。LADRC设计时考虑延时因素,在控制计算中消除由信号测量、传输等延时导致的输入量之间时间轴上的不匹配。基于改进型LADRC设计了STATCOM的附加阻尼控制器、电压外环、电流内环控制器以及锁相环,使STATCOM为系统提供正阻尼,同时增强控制系统的速动性和抗干扰能力,以适应次同步振荡工况,并从阻抗角度分析了STATCOM抑制次同步振荡的作用机理。在MATLAB/Simulink中搭建了系统的时域仿真模型,实验结果证实了所提出的抑制策略在动态性能和抗干扰方面的优越性。     

SVC与STATCOM联合运行协调控制设计与仿真

针对静止无功补偿器（SVC）装置无法抑制电压闪变的缺点,提出了一种新型SVC与静止同步补偿器（STATCOM）构成的混杂装置以及基于模糊预测的联合运行方案,即利用小容量STATCOM抑制闪变配合大容量SVC补偿无功。对于抑制电压不平衡问题,探索了SVC分相控制的实现方法和效果。对含有混杂装置的单机无穷大系统的仿真结果验证了协调控制策略的有效性以及不平衡控制方法的正确性。     

基于SBPF的链式STATCOM不对称控制策略

系统电压不平衡时,链式静止同步补偿器（STATCOM）应保持稳定运行,以提高系统功率因数及电压稳定性。但传统功率解耦控制的链式STATCOM在系统电压不平衡条件下,其运行性能会严重恶化。为此,提出一种新的采用星形联接的链式STATCOM的控制策略,将选择性带通滤波器（SBPF）与功率解耦控制相结合,实现链式STATCOM的不平衡控制及快速响应性能。仿真结果显示,所提的控制算法能显著提高链式STATCOM在系统电压不平衡时的运行稳定性及补偿效果。     

风电场中静止同步补偿器的输入–输出反馈线性化控制

提出一种风电场中静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)的非线性控制方法,以提高其动态性能。首先给出STATCOM的动态模型,然后应用输入-输出反馈线性化方法得到精确的线性化模型。将STATCOM应用到风电场中,比较加入STATCOM前后的电压变化情况,结果表明,输入-输出反馈线性化方法对STATCOM具有良好的控制性能,同时STATCOM的应用也提高了风电场的电能质量。     

基于改进复合控制的模块化多电平STATCOM环流抑制策略

随着电网对无功补偿装置电压等级要求的提高,基于模块化多电平变流器的STATCOM逐渐成为研究热点。本文针对MMC自身运行机理在其桥臂上产生的严重环流问题展开研究。首先,利用开关等效模型建立了MMC变流器的数学模型,并在此基础上分析了环流的产生机理及影响。据此,提出了一种重复控制+比例积分控制的复合控制的环流抑制方法,同时在MMC数学模型的基础上,利用小增益原理对重复控制器的稳定性进行了分析,并给出了衰减函数和超前补偿环节的设计方法。最后,利用搭建的MMC-STATCOM仿真模型对所提环流抑制策略及稳定性分析的可行性和有效性进行了验证。     

Optimal controllers designs for automatic reactive power control in an isolated wind-diesel hybrid power system

The paper presents the bacterial foraging optimization algorithm (BFOA) and particle swarm optimization (PSO) algorithm based robust controllers for voltage deviations due to the variation of reactive power in an isolated wind-diesel hybrid power system. The isolated wind-diesel system consists of wind energy conversion system (WECS) utilizing a permanent magnet induction generator (PMIG). Further, a synchronous generator (SG) is used with the diesel engine set for power generation. The mismatch between generated and consumed reactive power in the system causes voltage fluctuations, which will occur at generator terminals. These oscillations further causes reduction in the stability and quality of the power supply. The static synchronous compensator (STATCOM) and an automatic voltage regulator (AVR) are used to suppress voltage fluctuations in an isolated wind-diesel hybrid power system. The STATCOM is used as a reactive power compensator and the AVR is used to keep the terminal voltage constant for the synchronous generator. Both STATCOM and AVR are having proportional and integral (PI) controllers with single input. In modeling for the system, a normalized co-prime factorization is applied to show the possible unstructured uncertainties in the power system such as variation of system parameters and generating and loading conditions. The performance and robust stability conditions of the control system are formulated as the optimization problem, which is based on the Hα loop shaping. BFOA and PSO algorithms are implemented to solve this optimization problem and to achieve PI control parameters of STATCOM and AVR simultaneously. In order to show the efficiency of the proposed controllers, the performance of the proposed controllers is compared with the performance of the conventional controller and genetic algorithm (GA) based PI controllers for the same wind-diesel system. The dynamic responses of the system for four different small-disturbance case studies has been carried out in MATLAB environment.     

电网不平衡条件下STATCOM的非线性控制

在电网电压不平衡条件下,以网侧各相单位功率因数为补偿控制目标,提出了基于虚拟导纳的静止同步补偿器(STATCOM)无源控制方法,可保证输电线路有功损耗最小。在dq同步旋转坐标系下,建立了不平衡条件下STATCOM的数学模型,构造出相互独立的正负序双电流环系统,以便于控制系统设计。基于无源性理论,利用能量成形和阻尼注入方法,分别对正负序电流环设计了控制器。给出了STATCOM直流侧电压与虚拟导纳的数学关系式,阐明了虚拟导纳电流控制的合理性和可行性,并设计了直流电压外环比例积分控制器。仿真实验结果表明,所提控制策略可实现电网电压不平衡条件下STATCOM对无功负荷的快速补偿,同时可保证网侧各相均实现单位功率因数控制。