基于直接电流控制的D-STATCOM动态建模与系统仿真

配电网静止同步无功补偿器D-STATCOM是重要的用户电力设备,能够有效解决配电网中电压波动与闪变、三相电压不平衡、电网谐波污染等电能质量问题。针对配电网静止无功补偿器D-STATCOM的动态性能,用开关函数法建立了D-STATCOM的动态数学模型,然后依据瞬时无功理论对直接电流控制的D-STATCOM控制系统进行了设计。根据所建立的数学模型和控制系统,搭建了D-STATCOM的系统仿真模型,得到了D-STATCOM的动态仿真图。仿真结果表明,基于直接电流控制的D-STATCOM具有良好的动态性能。     

基于DSTATCOM的点焊机无功功率补偿研究

为了更好地解决点焊机负荷引起三相负荷不平衡、系统功率因数低等电能质量问题,提出了基于静止同步补偿器（DSTATCOM）的无功功率补偿方法。首先给出了配电静止同步补偿器的主电路结构,然后利用改进的基于瞬时无功理论的电流检测方法检测出谐波和无功电流,分析了配电静止同步补偿器平衡三相不平衡负荷的原理。最后根据点焊机在实际工作中的情况,通过Matlab/Simulink仿真验证了采用的补偿方法可以平衡三相电流,提高系统功率因数和缓解电压跌落。该研究表明用于不平衡负荷的配电静止同步补偿器具有良好的动态性能和静态补偿效果。     

D-STATCOM自适应检测算法的研究

提出了一种新颖的配网连续动态无功发生器（D-STATCOM）指令电流检测法——参考模型自适应检测法。参考模型自适应指令电流检测法是一种在线的自调节算法,运用MATLAB/Simulink工具对FBD法和自适应检测法进行仿真分析,D-STATCOM的指令电流检测算法采用参考模型自适应方法时,补偿的动态响应时间快,动态性能最佳。仿真和实验结果论证参考模型自适应检测法的有效性,同时工程现场应用的稳定运行,证明了运用自适应检测算法的D-STATCOM装置动态补偿无功功率和三相不平衡、抑制谐波时,具有良好的动态性和实用性。     

D-STATCOM自适应检测算法的研究

提出了一种新颖的配网连续动态无功发生器(D-STATCOM)指令电流检测法--参考模型自适应检测法.参考模型自适应指令电流检测法是一种在线的自调节算法,运用MATLAB/Simulink工具对FBD法和自适应检测法进行仿真分析,D-STATCOM的指令电流检测算法采用参考模型自适应方法时,补偿的动态响应时间快,动态性能最佳.仿真和实验结果论证参考模型自适应检测法的有效性,同时工程现场应用的稳定运行,证明了运用自适应检测算法的D-STATCOM装置动态补偿无功功率和三相不平衡、抑制谐波时,具有良好的动态性和实用性.     

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。     

基于改进型i_p-i_q法的配电静止同步补偿器

快速、准确的补偿指令电流检测方法是提高配电静止同步补偿器(D-STATCOM)补偿性能的重要环节。在瞬时无功功率理论基础上,提出一种改进型i_p-i_q检测法,该方法利用基波正序电压提取模块代替传统i_p-i_q检测法中的电压检测电路,通过对线电压进行三角函数变换获得基波正序电压的相位,从而在三相电网电压不对称和畸变时仍能准确提取补偿指令电流。仿真和实验结果表明,基于改进型i_p-i_q检测法的D-STATCOM能准确获得补偿指令电流,可对谐波和无功进行有效补偿,证明了所提方法的有效性。     

基于配电变压器无功补偿技术的研究

配电网普遍采用的无功补偿方式分为高压集中补偿和低压分散补偿,考虑到两种补偿方式的不足,提出一种基于配电变压器的一体化静止无功补偿(STATCOM)技术。该技术通过将补偿装置接到高压绕组抽头,充分利用配电变压器的富余容量,实现对变压器和负荷的动态无功补偿,并引入虚拟三相对称系统保证检测电流的精度。通过仿真分析,验证一体化STATCOM技术可实现配电网三相不平衡状态下无功功率的动态跟踪补偿,改善变压器输出电能质量。     

基于直接电流控制的D-STATCOM装置研制

根据配电网无功功率动态补偿的工程需求,研制了一种基于DSP直接电流控制的±50 kVA配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)装置。详细介绍了D-STATCOM构成、开关器件选型、输出滤波器设计和功率器件驱动电路设计等关键技术,并设计开发了基于TMS320LF2407型数字信号处理器DSP的直接电流控制器,在此基础上进行了D-STATCOM负荷综合补偿的开环并网和闭环并网实验研究。实验结果表明该装置无功动态补偿性能优越,并能有效抑制负荷谐波和三相不平衡,从而验证了所研制的D-STATCOM装置及其设计方法的可行性。     

基于瞬时对称分量法的三相四线制D-STATCOM控制研究

配电网中三相负载不对称,会导致三相电流电压不对称。基于瞬时对称分量法对三相电压和电流量进行分解,提出了一种新的正序、负序和零序电流直接控制方法,应用于三相四线制配电网并联型D-STATCOM(配电网静止同步无功发生器)。正序电流控制使D-STATCOM发出电网中需要补偿的无功电流和谐波电流;负序、零序电流由abc坐标系转换到dq0同步旋转坐标系与期望值0做差进行控制,用以补偿三相负荷不平衡。仿真结果表明,所提出的控制方法可以使D-STATCOM有效补偿配电网三相负荷不平衡,提高配电网功率因数,同时消除非线性负荷引起的电流畸变。     

负载不平衡下D-STATCOM控制策略的仿真研究

通过分析建立配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)在负载不平衡时各序等效电路中的数学模型,提出了将反馈线性化同时应用于正序、负序模型的控制策略。针对三相三线制下负载不平衡时电流可分解为正、负序分量的特点,分别在正、负序同步旋转坐标下进行补偿。其中,正序控制使装置发出负载需要的无功电流,提高功率因数;负序控制用于补偿由于负载不平衡出现的负序电流,从而使电网侧电流平衡达到国标要求。最后在PSCAD中搭建了10 Mvar/10 kV D-STATCOM系统进行仿真验证,证明了该控制策略补偿负载不平衡的同时能发出满足要求的无功功率,并且在电网侧出现超过国标的不平衡时仍能达到较理想的效果,显示出此控制策略的有效性。     

基于粒子群优化PID的D-STATCOM控制研究

为了实现配电网无功功率的动态补偿,提出了一种配电静止补偿器（D-STATCOM）电压控制的新方法—基于粒子群优化PID的直接电压控制。该方法利用瞬时功率平衡的思想获取电压指令信号,使用该控制方法进行优化控制,使得D-STATCOM能够维持系统公共连接点的电压稳定在给定值附近,而且对主要参数的扰动具有鲁棒性。仿真结果表明,该控制方法有效可行。     

应用于含分布式电源配电网的D-STATCOM改进型控制策略研究

D-STATCOM能够有效解决当前配电网由于分布式电源以及其他类型电力电子负荷的广泛接入导致的电能质量恶化问题,为了进一步提高D-STATCOM动态响应能力和补偿效果,有必要对其控制策略进行针对性的改进。首先以D-STATCOM的并网点网侧电流、直流母线电压作为状态变量,建立了三相四线制D-STATCOM在静止坐标系下的数学模型。然后,针对含分布式电源配电网的电能质量的特殊性:功率波动频繁、不平衡、非线性等,直接在静止坐标系下采用该文提出的三相四线制D-STATCOM改进型控制策略进行电流环控制器的设计,改进后的三相四线制D-STATCOM具有动态响应时间短、稳态精度高、计算量小的特点。最后通过仿真验证了所提控制策略的可行性。     

一种基于单位功率因数控制的有源电力滤波器

为解决谐波污染、改善电能质量,采用基于单位功率因数的控制方法,提出了一种只需检测系统侧电流及逆变器直流电容电压,而无需实时检测、计算负载谐波电流,直接控制系统侧电流为与电网电压同相的标准正弦波的控制方法,其补偿电流的控制策略采用比例积分控制和三角波调制。按照H桥逆变器的单极性脉宽调制的主电路研制了一台高性能的5kVA单相有源电力滤波器实验样机。理论分析、仿真及实验结果证明该有源电力滤波器可同时实现补偿负载无功及谐波电流,控制简单且具有良好的动态性能。     

新型正弦脉宽调制控制电压源型动态静止无功补偿器

提出了一种适用于低压配电系统的新型动态无功补偿电路拓扑。主电路采用三相四桥臂逆变器结构,可以对负荷不平衡进行有效补偿。逆变器控制采用正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)控制,保证电压电流失真度低,并通过调节逆变器的输出电压从而动态调节静态无功补偿器(static var compensator,SVC)补偿无功功率,最终实现系统无功补偿为零的目的。通过与固定补偿电容器相结合,它能以较小的逆变器容量来补偿动态无功,提高系统的功率因数和电压稳定性。利用PSCAD/EMTDC平台对该系统进行了仿真研究。仿真结果验证了控制策略的可行性和有效性。     

A Method of Voltage Unbalance Compensation in a Y‐Connected Modular Multilevel Converter

A STATCOM is expected to be suitable for use as voltage control equipment for a distribution system that needs to be controlled to suppress the voltage deviation caused by an increase in the number of photovoltaic energy sources. A Y‐connected MMC is a promising alternative for the STATCOM circuit topology. However, it is known that the Y‐connected MMC cannot achieve capacitor voltage balance between phases with unbalance current output in order to compensate system voltage unbalance. To solve this problem, we propose a novel method to control the capacitor voltage for unbalance current output. The proposed control involves feedforward and feedback zero sequence voltage control. The feedforward control prevents capacitor voltage unbalance between phases, which is caused by the unbalance current that the Y‐connected MMC outputs. The feedback control cancels the remaining control error of the feedforward control. We verified the performance of this control through transient simulation. The Y‐connected MMC with the proposed control can realize capacitor voltage balance between phases even when the Y‐connected MMC outputs an unbalance current. Additionally, we determined the maximum unbalance current output produced by the Y‐connected MMC in relation to the rated capacitor voltage.     

D-STATCOM一种改进的补偿电流检测法

实时准确地检测出谐波与无功电流是配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)进行良好补偿的前提。针对传统的ip-iq法在电压畸变且不对称时不能准确地检测出补偿指令电流,提出了一种无锁相环并适合于非理想电压下改进的ip-iq检测法。该方法通过正余弦信息提取模块计算基波正序电压的正余弦信息来消除锁相环带来的检测误差,并采用平均值滤波和采样优化处理来减少滤波延时和降低检测中的运算量,进而提高检测精度和响应速度。最后在Matlab/Simulink环境中搭建模型进行仿真分析,并研制了一台容量为20kVA的D-STATCOM实验样机,仿真和实验结果证实了所提方法的有效性与可行性。