配电网静止同步补偿器的不平衡综合控制策略

配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)直流侧电容电压在电网电压不平衡条件下会出现2倍频波动,使得交流输出电压出现负序和3次谐波,严重影响D-STATCOM的运行性能。针对此问题,提出一种综合应用改进开关函数调制法和负序电压前馈控制的方法改善D-STATCOM的运行性能。改进的开关函数法能有效抑制3次谐波电流,改善了D-STATCOM的电压输出性能;负序前馈控制抑制了D-STATCOM因负序电压分量造成的过流,保障了装置的安全可靠运行。仿真和实验结果表明,提出的该方法是行之有效的。     

不平衡工况下级联STATCOM分时段补偿控制

针对不平衡工况下级联静止同步补偿器(STATCOM)的控制问题,分析了级联STATCOM在不平衡工况下的工作特性,推导了正负序环境下的系统解耦控制方程,提出一种新的正负序解耦脉宽调制(PWM)控制方法,分析了该方法下无功补偿和电压控制两种工作模式,并提出分时段补偿的控制方法。仿真和实验表明,利用分时段补偿控制可有效解决级联STATCOM在不平衡工况下的安全运行问题,实现其最大化利用。     

配电网静止同步补偿器的两种不平衡控制策略

不平衡控制是配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)在实际应用当中必须考虑的问题。为此,提出了电网电压不平衡条件下配电网静止同步补偿器的两种不平衡控制策略,即面向装置的不平衡控制策略和面向系统的不平衡控制策略。面向装置的不平衡控制策略主要用来改善装置的输出性能和保障装置的安全稳定运行,面向系统的不平衡控制策略主要用来改善公共连接点供电电压的不平衡度。给出了两种控制策略的详细设计过程,并给出了在两种不平衡控制策略下的仿真结果。当采用面向装置的不平衡控制策略时,D-STATCOM能有效地抑制因为不平衡电压带来的波形畸变和装置过流问题;当采用面向系统的不平衡控制策略时,D-STATCOM能有效地解决供电电压质量问题。仿真结果表明所提的不平衡控制策略是正确的、可行的。     

电网电压不平衡对STATCOM的影响及抑制

采用开关函数法分析了不平衡电压对装置的影响,提出一种新的双环控制策略,抑制了负序电压对STATCOM的影响,对开关函数进行了改进,抑制了3次谐波电流,保障了装置的安全可靠运行。通过将STATCOM控制为受电压控制的电流源来补偿系统电压的不平衡,其补偿效果和控制参数紧密相关,合理选择公共连接点(PCC)处电压的相角可保证在STATCOM补偿性能最优的情况下补偿容量最小。仿真和实验结果验证了本文的控制策略及理论分析的正确性和有效性。     

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。     

不平衡工况下链式D-STATCOM的控制策略

对工作在不平衡条件下的星型连接的链式D-STATCOM提出一种控制策略。通过等效变换,考虑未知干扰和参数摄动,建立abc坐标系下精确的数学模型。一种无源性控制与重复控制相结合鲁棒L2增益性能的新方法用于实现电流控制,重复控制用于补偿周期性干扰,无源控制用来保证重复控制的收敛性和对控制目标的跟踪,同时也补偿非周期干扰对系统的影响。直流电压控制由三层组成,第一层通过注入正序有功电流,第二层通过注入零序电压,第三层基于H桥单元之间有功能量的交换。控制策略的有效性通过仿真和在10 k V,±5 MVar的链式D-STATCOM装置工程测试所验证。     

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。     

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。     

角形级联型STATCOM不平衡工况下的无功功率控制策略

针对电压不对称工况下级联静止同步补偿器(STATCOM)的无功功率控制问题,提出一种适用于角形级联型STATCOM的柔性无功控制策略,通过改变正序和负序无功功率指令值的比例,能够在电压不对称工况下柔性地调节输出的正序和负序无功功率,改善公共连接点电压。结合应用于常规两电平的柔性无功控制策略与角形STATCOM电流控制指令求解方法,利用相量分解法,推导了电压不对称工况下的零序电流和相电流解析表达式,所提策略利用电压和电流瞬时值实时计算电流指令,具有较好的动态性能,同时根据推导的相电流表达式可以实时限制相电流幅值最大值,在提供无功功率的同时可以确保STATCOM运行在安全范围以内,提高了STATCOM的工程实用性。最后,仿真验证了所提方法的正确性和有效性。     

智能配电网中三相APF—STATCOM谐波、不平衡负载及无功电流复合控制策略

基于电能质量复合控制思想,针对智能配电网中谐波电流、负载不平衡和功率因数较低问题,给出一种谐波、负序及无功电流复合补偿策略,并给出关键参数设计方法。相关APF—STATCOM仿真、实验验证及产品现场运行实测结果验证了复合控制思想及补偿策略正确性及可行性。     

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。     

不平衡工况下链式STATCOM的运行极限分析

在并网电压不平衡或补偿无功电流不平衡的工况下,需采用控制策略以保证链式静止同步补偿器(STATCOM)各个链节单元的直流电压基本恒定。常用的方法是将三角形接线的STATCOM叠加零序电流或星形接线的STATCOM叠加零序电压。基于零序分量叠加的方法,分析了在不平衡工况下保证链式STATCOM正常运行的条件。综合考虑并网电压不平衡与补偿无功电流不平衡的情况,分析了并网电压不平衡度、补偿无功电流不平衡度与装置额定电流、额定电压之间的关系。据此定量给出了三角形接线与星形接线的STATCOM装置不平衡运行的极限。通过比较发现,三角形接线的STATCOM更适用于补偿无功电流不平衡度较高的场合,而星形接线的STATCOM更适用于并网电压不平衡度较高的场合。最后在MATLAB/Simulink环境中搭建了仿真系统,仿真结果验证了上述分析的正确性和有效性。     

STATCOM不对称控制策略下线路距离保护测量阻抗的改进算法

在电网三相电压不对称时,采用不对称控制策略能够保证静止同步补偿器（STATCOM）安全,实现良好的电压控制效果。针对较为复杂的单回并补双回线路,分析了线路短路后距离保护动作条件,证实采用不对称控制策略的STATCOM可能引起故障相保护拒动及非故障相保护误动。计及STATCOM注入电流,改进了故障测距算法。将故障距离值与线路正序阻抗配合,修正距离保护测量阻抗值。仿真结果验证了所提算法能够保证距离保护正确动作,避免接入STATCOM后重新整定距离保护。     

电网不平衡工况下模块化多电平矩阵变换器控制策略

模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converter,M3C)是一种可直接实现交交功率变换的新型高压大功率拓扑,在低频输电、大功率异步电机调速及低频海上风电送出等领域具有应用前景。由于2种频率的功率耦合作用,M3C桥臂电容电压在电网电压不对称时容易失稳。为此,文中首先对不平衡输入工况下M3C桥臂功率进行了计算,推导并总结了2种不同功率平衡方法下桥臂间的功率分配规律。在此基础上,研究低频环流对桥臂功率的影响,在保证系统总有功功率平衡的前提下,提出基于低频环流的M3C桥臂电容电压平衡控制策略,避免了网侧负序电流的引入;在不平衡工况下,通过桥臂电容电压闭环控制和功率直接补偿实现电容电压的快速平衡。所构造的低频环流仅在换流器内部流动,不影响M3C输入输出侧的解耦运行。最后在MATLAB中搭建了220 kV/400 MW M3C系统模型,验证了所提控制策略的有效性。     

不对称电网电压下双馈风力发电机的控制方法

分析了不对称电网电压下双馈风力发电机的运行特性,进而提出一种基于多频点比例积分谐振控制器的矢量控制方法,通过定子侧功率的单闭环结构,实现不对称电网电压下的双馈电机控制.相比于传统的正负序双dq域控制,所提方法既不需要负序dq域控制器,也不需要转子电流内环,控制结构简单.同时,该方法只需对一个简单参数(λ∈[0,2])进行调整,即可实现不对称电网电压下双馈风电系统的多种不同控制目标.基于MATLAB/Simulink平台搭建了1.5 MW双馈风电仿真平台,仿真结果验证了所提算法的正确性和有效性.     

基于链式STATCOM的三相不平衡负载的平衡化补偿

链式STATCOM由于具有分相控制能力、输出无功电流谐波含量低、响应速度快等优点而适合于不平衡负荷的平衡化补偿。给出了采用链式STATCOM实现平衡化补偿的主电路结构及电压-无功综合控制方法。三相补偿电流相量采用对称分量法通过矢量变换获得,单相无功功率采用单相瞬时无功功率算法得到,链式逆变器采用特定谐波消除PWM算法(SHE-PWM)以保证输出无功电流的谐波总畸变率小于5%,同时保证直流侧电容电压的稳定。对所给出的补偿方法进行了仿真研究,结果验证了链式STATCOM进行快速平衡化补偿的能力。     

STATCOM电压控制新方法

针对静止同步补偿器(STATCOM)控制电压时往往需用多个PI调节器,并未考虑三相电压不平衡的不足,提出了一种基于瞬时功率平衡原理的自适应电压控制新方法。先在dq坐标系中利用能量守恒原理推导出逆变器输出电压和输出电流之间的代数关系,从而将参考电流信号直接变换为参考电压信号,省去了传统双环控制中的电流内环PI调节器。然后引入负序电压前馈控制以补偿电网不平衡电压。最后利用每次输出的偏差在线修正瞬时功率平衡原理需要的STATCOM等效电阻和等效电感这两个一般难以精确测量的参数值。仿真分析显示,采用所提出的控制方法后,STATCOM在稳定接入点电压的同时,能有效维持接入点电压三相对称,证明了所提出的控制方法要优于传统的双环控制。     

电网电压不平衡及谐波状态下的并网逆变器控制策略

为了提高并网逆变器在电网电压不平衡及谐波状态下的适应能力,使其能够输出高质量的并网电流,需对传统并网逆变器控制策略进行改进。以αβ坐标系下LCL型并网逆变器模型为研究对象,提出一种基于准比例谐振(QPR)和电网电压前馈的控制策略。首先,分析了并网电流与其给定值和电网电压之间的关系,得出稳态误差及扰动分量产生的原因。然后,通过QPR控制策略来实现并网电流的无静差控制,引入电网电压前馈控制来抑制电网扰动对并网电流的直接影响。同时,为了提高传统锁相环在电网电压非理想情况下锁相精度及谐波抑制能力,对传统锁相环做进一步改进,以提高锁相环抗扰能力。最后,在Matlab/Simulink中进行仿真验证,仿真结果表明该控制策略能够在电网电压不平衡及谐波状态下得到高质量的并网电流,使逆变器能高效稳定运行,验证了该控制方法的有效性和正确性。     

负载不平衡条件下MMC-STATCOM补偿策略研究

文中介绍了静止同步补偿器(STATCOM)在电网中的无功补偿原理及电压补偿原理,针对传统STATCOM拓扑电平数提升困难问题,采用了模块化多电平换流器(MMC)拓扑的STATCOM补偿负载不平衡条件下的电压。针对传统平衡条件下的控制策略在负载不平衡时控制效果较差的问题,在正负序模型下对此无功补偿器进行分析并提出了采用将电压和电流分成正序和负序分别控制的分序控制策略,用解耦双同步参考坐标系的锁相环技术锁住公共连接点处电压,同时对MMC子模块电容电压平衡采用分布式控制,最后在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC中搭建五电平静止无功补偿器,通过仿真验证了分序控制策略和子模块电容电压分布式控制策略的有效性。