50MVA STATCOM的链节及其背靠背额定工况运行试验

上海西郊变电站的50MVA 新型静止无功发生器(Static var Compensator, STATCOM)装置采用基于IGCT器件的链式逆变器,每相由10个IGCT单相逆变器(链节)串联而成并输出10kV线电压,IGCT器件容量为4500V/4000A.为了有效地验证链节在额定工况下运行时IGCT压装及连接工艺、控制电源、控制、保护、冷却、电磁兼容等方面的设计是否达到了技术标准的要求,需要对链接进行额定工况运行试验.试验时两个被试验链节输出通过一个连接电抗相连,通过控制两个链节输出电压相位角来控制链节间交换的无功功率方向和大小,损耗由连接到其中一个链节的直流电容的外接直流电源提供.文中给出了链节原理及其设计、背靠背试验原理以及试验结果.试验结果表明链节设计达到了链式STATCOM技术标准的要求.     

±50 Mvar静止同步补偿器的现场试验

介绍集成门极换相晶闸管链式逆变器的±50 Mvar静止同步补偿器(STATCOM)的构成、装置在投运前所进行的各种试验及其结果,包括启动与并网试验、开环控制试验、闭环控制试验、电容器联投试验及72 h负载试验.     

高压大容量静止同步补偿器功率开关器件选用分析

在电力电子装置中,大功率开关器件很大程度上决定设备的技术经济指标.以南方电网35 kV/±200 Mvar链式静止同步补偿器(STATCOM)工程应用为背景,介绍了电子注入增强门极晶体管(IEGT)的基本结构、工作原理和性能特性分析,并与绝缘栅双极性晶体管(IGBT)与集成门极换向晶闸管(IGCT)的参数进行对比,阐述了基于IEGT的功率相模块结构及工作原理,并对其进行了试验验证.试验结果表明IEGT具有优越性,可作为高压大容量STATCOM功率开关器件的首选.所得结论经南方电网STATCOM实际工程应用验证,可供高压大容量STATCOM设计借鉴.     

基于链式逆变器的50MVA静止同步补偿器的直流电压平衡控制

结合 50MVA 静止同步补偿器的研制,建立了基于链式逆变器的 STATCOM 直流电容电压稳态数学模型,揭示了电容电压不平衡现象产生的机理,分析了控制直流电压平衡的手段,提出了一种基于直流母线能量交换的直流电压平衡控制方法。分析了基于交流电源母线能量交换的直流电容电压平衡控制方法的原理,提出了最大(或最小)电容电压跟踪的平衡控制方法,并在 50MVA STATCOM 的PSCAD 模型上进行了仿真研究及在±18kvar 物理模拟装置上进行了实验。仿真结果及实验结果验证了稳态模型以及所提控制方法的正确性和可行性。     

基于链式逆变器的大容量STATCOM的直流电压平衡控制

结合50 MVA STATCOM的研制,建立了基于链式逆变器的STATCOM直流电容电压稳态数学模型,揭示了电容电压不平衡现象产生的机理,分析了控制直流电压平衡的手段,提出了一种基于直流母线能量交换的直流电压平衡控制方法.分析了基于交流电源母线能量交换的直流电容电压平衡控制方法的原理,提出了最大(或最小)电容电压跟踪的平衡控制方法,并在50 MVA STATCOM的PSCAD模型和±18 kvar STATCOM的实验模型上进行了仿真研究.仿真和实验结果验证了稳态模型以及所提出的控制方法的正确性和可行性.     

采用IGCT链式逆变器的50 MVA STATCOM

基于链式逆变器的静止无功发生器（STATCOM）具有比基于变压器多重化逆变器的STATCOM更多的优点。文中介绍了50 MVA STATCOM的主要作用及技术指标，给出了基于集成门木及换相晶闸管（IGCT）链式逆变器的主电路50 MVA STATCOM的构成、基于谐波优化的脉宽调制（PWM）控制策略。装置的满载出厂试验采用等价额定工况运行试验。文中给出了等价额定工况运行试验的原理以及试验结果。试验结果表明，链节设计达到了链式STATCOM技术标准的要求。     

一种改进的混合静止同步补偿器

作者设计了一种改进混合静止同步补偿器,该补偿器由一个三相电压源型逆变器和补偿电容组成,通过控制三相逆变器输出电压相对于系统电压的相位差间接控制补偿器的输出无功功率。该补偿器能进行补偿功率双向连续调节,控制简单,动态响应速度快,输出电流不含低次谐波,特别是在补偿感性无功功率时,该补偿器直流侧电容电压低,可减小开关器件的应力,降低补偿器损耗,提高装置的运行效率。在理想情况下,上述逆变器容量仅为最大补偿容性无功功率的1/4。文中分析了补偿器的工作原理,推导了补偿器和逆变器的功率公式,并分析了二者的关系。最后通过实验验证了该补偿器的可行性和有效性。     

静止同步补偿器的仿真研究

介绍了静止同步补偿器的运行原理,通过Matlab／Simulink平台搭建STATCOM的数学模型和自适应逆系统PI控制方法对其进行了详细的仿真分析,肯定了STATCOM对电力系统的无功补偿的良好性能,指出了现阶段面临的主要问题。     

IGCT和IEGT——适用于STATCOM的新型大功率开关器件

硬驱动概念的出现极大地改进了门极可关断晶闸管（GTO）的关断性能,并导致了集成门极换向型晶闸管（IGCT）的出现。IGCT在GTO技术的基础上,采用新技术集成了硬驱动门极驱动电路及反并联二极管,使器件不需关断吸收电路、可靠性更高、工作频率更高,易于串联工作。电子注入增强门极晶体管（IEGT）是东芝公司于1993年开发出的新一代电力电子器件。它具有通态压降低、门极驱动简单、开关损耗小、串联运行容易等诸多优点。IGCT和IEGT将逐步取代GTO广泛应用于中等电压大容量变流器中。文中简要地介绍了IGCT和IEGT的基本结构、工作原理、性能比较,以及在静止补偿器和逆变器中的应用情况。     

4.5 kV/4.0 kA IGCT的应用研究

针对100Mvar及以上大容量静止同步补偿器(STATCOM)用的串联两只或三只(型号为5SHY 35IA503的4．5kV／4．0kA)集成门极换向晶闸管IGCT(Integrated Gate Commutated Thyristor)的应用进行了研究。设计了可进行6只IGCT串联的实验平台；通过测试波形得出不同条件下IGCT的串联均压特性，结果表明，在串联状态下开关特性一致。文中指出，当电容变小时，IGCT关断过程中的关断速度明显提高，关断损耗也明显减小。     

采用主从型逆变器结构的静态同步补偿器

针对6kV中压电网三相平衡负载的无功功率补偿，结合二极管箝位多电平逆变器和H桥级联多电平逆变器的特点，提出了一种能够直接并入电网的新型主从式逆变器结构：主逆变器采用二极管箝位三电平逆变器，从逆变器采用3个H桥(即全桥)逆变器。主逆变器和H桥逆变器采用级联的形式连接，构成一个五电平的混联逆变器。H桥逆变器负责产生一个方波电压，构成输出正弦电压的基本成分；主逆变器产生输出电压的补偿部分并负责消除低次谐波。最后通过仿真结果证明了所提出的这种主从型逆变器STATCOM结构在消除谐波方面的优越性。     

100MVA级静止同步补偿器的可靠性分析

为分析高压大容量STATCOM的可靠性,以南方电网35kV/±200MVA链式STATCOM为研究背景,采用"金字塔"综合评估模型对STATCOM的核心部分即阀组单元和主电路结构进行了可靠性建模和预估。针对由于高压大容量STATCOM运行数据缺乏和结构单一导致的存在可靠性分析结果准确度不高的问题,在STAT-COM试验和现场数据相对缺乏的条件下,采用Bayes信息融合法对STATCOM的主电路结构的k/n(G)系统模型进行了相关的可靠性分析。该方式的预估结果与现场运行结果相符,证明其可以提高了系统可靠性预估的准确性。最后指出,对现场试验信息的和运行数据进行完整有规律地统计和整理是今后STATCOM可靠性研究的重点工作之一。     

链式STATCOM的数学模型

数学模型的研究对于装置性能的研究、主电路参数设计和控制系统设计具有重要意义。该文通过傅立叶分解的方法，建立了链式STATCOM的数学模型。该模型正确反映了暂态过程中，基波电流有功分量、基波电流无功分量和电容电压平均值的变化规律。基于PSCAD的仿真验证了模型的正确性。该文还基于该模型讨论了链式STATCOM开环响应时间常数与主电路参数之间的关系。     

IGCT和IEGT——适用于STATCOM的新型大功率开关器件

硬驱动概念的出现极大地改进了门极可关断晶闸管（ＧＴＯ）的关断性能,并导致了集成门极换向型晶闸管（ＩＧＣＴ）的出现。ＩＧＣＴ在ＧＴＯ技术的基础上,采用新技术集成了硬驱动门极驱动电路及反并联二析管。使器件不需关断吸收电路、可靠性更高、工作频率更高、易于串联工作．电子注入增强门极晶体管（ＩＥＧＴ）是东芝公司于１９９３年开发出的一代电力电子器件。它具有通态压降低、门极驱动简单、开关损耗小、串联运行容易等诸多优点。ＩＧＣＴ和ＩＥＧＴ的将逐步取代ＧＴＯ广泛应用于中等电压大容量变流器中,文中简要地介绍了ＩＧＣＴ和ＩＥＧＴ的基本结构、工作原理、性能比较,以及在静止补偿器和逆变器中的应用情况。     

基于级联式电压源逆变器的静止同步补偿电压控制器的设计

为了提高静止同步补偿器的耐压水平和容量,尽量限制系统谐波失真,同时减少逆变器的附属设备,设计了一种新型级联式电压源逆变器构成的静止同步补偿电压控制器,并对该控制器的运行进行了研究。根据该级联式三相三电平电压源逆变器的拓扑结构,该静止同步补偿器可以在没有变压器的情况下运行,并可以限制谐波失真到一个非常小的值。同时,给出了由级联式多电平电压源逆变器构成的静止同步补偿器的运行原理。     

Nonlinear coordinated control design of excitation and STATCOM of power systems

This paper presents a nonlinear control scheme for designing the coordinated STATCOM and excitation controllers to enhance the transient stability of power system. The STATCOM installed at the midpoint of the transmission line in a simple power system (a single machine connected to infinite bus). The zero dynamics design theory and pole-assignment technique is employed to design the nonlinear controller. The controller's performance in a SMIB system is also examined using simulation studies and the results validate the efficacy of the proposed controller.