谐波抑制与无功补偿装置控制技术的进展

随着电力电子装置的日益普及和大量应用,电力电子装置产生的谐波已成为电网的主要谐波污染源,其无功问题也很严重。因此,如何消除谐波污染并提高功率因数,已成为现代电力系统中的一个重大课题。有源电力滤波器(APF)、静止无功发生器(SVG) 等作为新一代的谐波抑制与无功补偿装置,其控制系统相当复杂,通常可划分为信号检测、稳定控制和底层驱动控制三大部分。本文结合现有的各种控制及检测方法对这三部分进行了较为全面的分析,并在此基础上对其发展趋势进行论讨。     

浅谈谐波抑制与无功补偿装置控制技术

随着电力电子装置的日益普及和大量应用,电力电子装置产生的谐波已成为电网的主要谐波污染源,其无功问题也很严重。因此,如何消除谐波污染并提高功率因数,已成为现代电力系统中的一个重大课题。有源电力滤波器(APF)、静止无功发生器(SVG)等作为新一代谐波抑制与无功补偿装置,其控制系统是相当复杂的,通常可划分为信号检测、稳定控制和底层驱动控制三大部分。本文结合现有的各种控制及检测方法,对这3部分进行了较为全面的研究,并在此基础上对其发展趋势进行了探讨。     

关于SVC、SVG类产品的无功补偿性能测试方案

基于静止无功补偿器（SVC）、静止同步补偿器（SVG）类无功补偿装置的相关标准和试验大纲所提到的测量方法,采用现场检测的手段,介绍了SVC、SVG产品最为核心的无功补偿、电压控制和谐波治理功能的测试方法。以示波图分析了具体的试验过程,阐述了其基本原理和实现方式。     

基于瞬时无功理论的先进静止无功发生器的研究

提出了一种基于瞬时无功功率理论的先进静止无功发生器（ASVG）的控制方案。首先详细地对瞬时无功功率理论检测控制信号进行了分析,在此基础上,介绍了无功电流闭环间接控制方案,应用基于瞬时无功功率理论的无功电流检测法实时检测无功电流,提高了系统响应速度。然后简单介绍了ASVG的电路结构;控制器选用TMS320LF2407来实现数据采样、计算和实时控制,满足ASVG实时快速控制的要求,提高了PWM脉冲精度。最后通过Matlab对控制方案做了系统仿真。通过理论论证和仿真分析表明本设计方案是可行的。     

基于DFIG与SVC的风电场无功电压协调控制策略

针对风电场的无功电压问题,构建了风电场模型,提出了一种综合考虑双馈风电机组（doubly-fed induction generator,DFIG）和静止无功补偿器（static var compensator,SVC）的无功电压协调控制策略。建立了综合考虑风电场公共接入点（point of common coupling,PCC）的电压偏移量和无功源的无功裕度的目标函数。基于混沌量子粒子群算法对风电场进行无功电压控制,通过协调DFIG和SVC的无功出力,使得风电场PCC的电压满足要求,同时提高其无功源的无功裕度。最后,以华北某风电场为例进行算例分析,验证了所提无功电压协调控制策略的可行性及有效性。     

单相光伏并网逆变器瞬时电流检测与补偿控制

为拓展单相光伏并网无功补偿功能,实现单相并网系统无功和谐波电流的精确检测和补偿,提出一种改进的新型瞬时无功与谐波电流检测及补偿方法。该方法以瞬时无功理论为基础,推导出单相并网逆变器瞬时无功控制规律,可以简便、快速地分离所需电流分量;并结合无差拍理论,给出基于无差拍控制的单相并网逆变器的脉宽调制（PWM）算法,可以对瞬时谐波及无功电流进行补偿。将该控制策略应用于单相光伏并网系统,使光伏并网系统除提供有功功率外,同时兼备无功与谐波补偿功能,增强了光伏并网功能。     

静止无功补偿的非线性特性控制

静止无功补偿的非线性特性控制用于电力系统调整（起稳定作用）范围的可控硅静止无功补偿，要求其传输系数保持不变。例如，当电压波动时，可以在整个范围内进行调整。可控硅静止无功补偿作为动力部分的调节元件，通常是用可控硅开关连接成三角形电抗回路，形成可控硅电抗...     

新型混合无功补偿装置的控制方法

提出以配电静止无功发生器（DSTATCOM）容量上限作为约束条件将无功进行分配,在先求出DSTATCOM补偿容量的前提下求出晶闸管投切并联电容器（TSC）的投入组数,使混合无功补偿装置能够进行精确的补．仿真分析表明,新的控制方法对混合无功补偿装置的控制具有可行性、有效．     

风电场中STATCOM改进控制方法研究

为了对风电场的无功消耗进行有效的补偿,风电场中往往配备无功补偿性能良好的静止型无功发生器（STATCOM）。它不仅为风电场提供有效的无功出力,也为电网提供重要的电压支撑。但是由于风电场输出功率的波动性,无功补偿设备有很大部分时间处于空闲状态消耗有功功率。为提高昂贵设备的利用率,同时满足风电场的无功补偿要求,提出了具备有功输出能力的无功补偿设备（PVSTATCOM）以及其改进控制方法,将光伏发电与传统STATCOM有机地结合起来,从而达到了提高设备性价比的目的。理论分析与仿真验证充分说明了该方法的正确性和有效性。     

湖北主网无功平衡及电压控制研究

针对三峡水电站机组逐年投运,研究了湖北主网将面临的无功平衡及电压控制问题,对湖北电网2003年（三峡第一台机组开始投运）、2006年（三峡左岸电站全部机组投运）和2010年（三峡电站全部机组投运）分别进行了典型运行方式分析以及主网电压水平控制、无功平衡、确定无功补偿容量等研究,在此基础上,提出了结论及建议。     

单相电能质量分析与系统设计

本文运用单片机STC12C5A60S2为控制核心和CS5460A为电能质量检测芯片,设计了一种多功能单相电能质量分析及控制系统。本系统检测电压、电流、频率和相位,同时可计算出有功、无功、功率因数,利用EMD算法分析谐波;而且此系统具有微机保护和无功补偿的控制功能。实验表明,该系统有效的检测及控制电能质量。     

基于TMS320F2812的谐波检测系统的设计

如今电网谐波污染日益严重,精确实时地检测谐波能为谐波控制提供实用的参考依据,具有重要意义。TMS320F2812 DSP是一款集强大的数据处理能力和较强控制功能于一体的芯片,以 F2812为核心,充分利用芯片内部资源,设计了电力谐波检测系统。该系统采用基于捕获单元 CAP 的软件实现同步采样,并且对 F2812中的模数转换 ADC模块进行了软硬件改进,文中给出了关键的硬件设计和软件代码。测试结果表明,该设计在较简易的硬件系统上可以实时精确地检测出50 Hz输入信号所含的谐波幅值和相位,并进行同步的显示和控制。     

PLC在沼气发电监控系统的应用

为了克服沼气发电过程中干扰大、系统控制稳定性和可靠性性不好的缺陷,设计了基于PLC的沼气发电监控系统。系统在各种检测传感器的配合下对沼气发电过程进行实时监控,并依据所检测的数据对沼气发电各个工艺过程监控装置等进行控制;系统通过PROFIBUS现场总线实现PLC与自动控制系统设备及分散I／O的通讯,采用MPI方式实现PLC与上位监控机的通讯。     

三相四线制下串联混合型滤波器的研究

提出一种应用于三相四线制的串联混合型滤波器结构及相应的基波电流控制策略,无需对谐波进行检测,且可使有源滤波器对各次谐波电流呈较大的阻抗,而对流过的基波电流无影响。同时设计了负反馈控制电路,解决了系统的稳定性问题。阐述了串联混合型滤波器的滤波原理与控制方法。应用MATLAB软件对三相四线制电力系统进行了仿真研究,结果表明所提出的控制策略是正确的。整套装置具有结构简单、检测方便、滤波效果好、系统稳定的优点。     

Development of a WAMS based test platform for power system real time transient stability detection and control

The real-time transient stability detection and emergency control technology based on wide area response has become a hot research area in power system stability studies. Several different technologies have been proposed, but lots of problems remain to be solved before they can be applied in practice. A wide area measurement system (WAMS) based test platform is developed for transient stability detection and control. This platform can provide a real-time operation environment, which can effectively compare and analyze the validity and practicability of these transient stability detection technologies. According to the measured perturbed trajectories from the actual power system or the Real-Time Digital Simulators (RTDS), the platform can realize the assessment and visual result presentation of various responses from different transient instability detection technologies. The test platform can be applied to different power systems and it is convenient to embed new transient instability detection modules. The hardware and software structure, function modulus and engineering applications are presented. The application in actual power system shows that it has a good application perspective.     

基于GPRS的分布式电力监测管理系统设计

为适应用电管理自动化和网络化需求,融合GPRS和SOC嵌入式技术,提出了远程无线用电参数检测管理系统方案.设计了以SOC嵌入式控制器为核心的终端,通过RS485总线与现场数字电压检测仪连接,建立了用电参数监测管理系统.电力部门控制中心通过GPRS无线采集本地用户的电压状态,监测电力的性能和运行状况.为供电系统的配电、控制和自动化管理提供了基础.     

改进的DFIG与VSC-HVDC协调控制改善风电场 低电压穿越能力

经VSC-HVDC并网风电系统在风电场侧故障时,风电机组出口母线电压过低,极易引起风力机脱网。而双馈风力发电机(DFIG)传统的Crowbar技术在故障时将转子侧变流器(RSC)短接,使发电机定子侧失去了为电网提供无功的能力,风力机的低电压穿越能力较低。提出一种改进的DFIG模型,加入了主动式DC-Chopper,与传统的Crowbar相配合,降低Crowbar动作的概率,使得DFIG转子侧变流器可以控制定子侧在故障时期继续提供无功功率。并利用此改进的DFIG与VSC-HVDC协调控制,改善风电场侧母线电压水平。通过算例仿真表明,在严重故障时采用改进式DFIG的Crowbar仍未动作。从而大大降低Crowbar动作的概率,双馈风电机组RSC故障期间可以继续投入运行并为电网提供无功支持。完成故障期间DFIG两侧变流器与VSC-HVDC风电场侧变流器(WFVSC)之间的无功协调,使风电场具有更好的低电压穿越能力(Low Voltage Ride Though, LVRT)。     

基于FBD法的光伏并网系统谐波和无功电流的检测与补偿

基于光伏并网发电系统和并联型APF在拓扑结构、运行方式和控制方法等方面有诸多相同点,提出一种将有源滤波和无功功率补偿与光伏并网发电相结合的一体化系统。为了检测该供电系统中的谐波和无功电流,提出了一种基于FBD法的检测方法。该方法测量电压相位产生参考电压来做投影变换,利用等效电导对负载电流进行分解,计算出基波正序有功、无功及谐波电流分量。与基于瞬时无功功率理论的电流检测方法相比,该方法没有复杂的Park变换和d-q变换,可以更加快速有效地进行电流实时检测,并且可以灵活应用于三相不平衡供电系统。仿真结果表明了该电流检测方法的正确性和有效性。     

基于SCADA数据的实时监测电网低频振荡算法

提出基于SCADA(supervisory control and data acquisition)数据实时检测电网低频振荡的算法和实现方法,使用现有的SCADA、RTU (remote terminal unit)、通信等资源,实时检测电网低频振荡的问题得到了较好的解决,南方电网的生产运行实践证明该方法是可行的。     

注入型滤波装置的研究与工程应用

根据变电站谐波治理的特点和要求,介绍了一种实用的拓扑结构—大功率注入式滤波装置的谐波检测、控制方式和工程应用等,它将有源部分与基波串联谐振电路并联,使前者承受的基波电压小而容量小。系统的控制模型中不仅有干扰,而且本身也是高阶系统,一般的PID控制很难达到良好的控制效果,故采用模型参考自适应控制方法,根据实测与给定指的比较结果,由自适应机构修正可调系统的参数,确保系统性能。现场运行结果表明该系统滤波效果较好,具有良好的工程推广应用价值。