静止无功发生器与晶闸管投切电容器协同运行混合无功补偿系统

提出一种低成本混合型无功补偿系统(hybrid var compensator,HVC),它由一台较小容量的静止无功发生器(static synchronous compensator,STATCOM)和较大容量的多组晶闸管投切电容器(thyristor switched capacitor,TSC)构成,其中STATCOM用以实现快速连续无功调节,TSC实现无功的大容量分级调节,二者协同工作使HVC系统兼具STATCOM快速连续无功补偿及TSC低成本大容量无功补偿的优势,实现低成本大容量的无功连续补偿。在分析HVC基本工作原理的基础上,提出基于专家决策的HVC协调控制方法,实现离散子系统TSC和连续子系统STATCOM的协调控制,确保HVC能进行快速大容量的无功补偿,针对传统的STATCOM串级电压控制器中调节器多、控制器参数难以设计的缺点,提出基于瞬时功率平衡的电压控制策略,以降低STATCOM控制复杂度,提高可靠性,使系统更易于实现。仿真及现场应用结果证明HVC能够实现无级连续无功补偿,并且成本低,在满足高电耗企业节能降耗需求的基础上,为应用单位减少了投资。     

APF与TSC混合补偿装置控制策略设计

针对低压配电网谐波污染以及无功功率失衡的问题,依据瞬时功率理论,设计了一种由并联型有源电力滤波器(APF)和晶闸管投切电容器(TSC)组成的动态无功与谐波混合补偿装置(TAPF)。建立了TAPF的通用数学模型,从定性和定量的角度给出了TAPF在电流源型非线性负载下采用传统控制策略的谐波消除机理。同时提出了一种既能完全补偿网侧谐波电流又能完全消除电网阻抗和TSC之间可能发生的谐振的双电流控制策略。并仿真分析了电网参数波动对传统控制策略和双电流控制策略的性能影响。仿真结果表明,在不同谐波次数和谐波补偿系数情况下,双电流控制策略比传统控制策略受电网参数波动的影响更小。因此双电流控制策略比传统控制策略更适合TAPF补偿电流源型非线性负载的谐波。     

一种低成本动态无功补偿装置及两级协同优化运行方法

为实现高能耗企业配电网低成本动态节能,提出了一种兼顾DSTATCOM快速无功补偿及TSC低成本大容量无功补偿优势的混合型无功动态补偿器.该新型拓扑结构由一台较小容量的DSTATCOM和较大容量的多组TSC构成.其中,DSTATCOM能实现快速连续无功调节,TSC实现无功的分级调节,二者协同工作实现低成本快速无级无功调节.在分析HVC基本工作原理的基础上,本文对HVC的控制方法进行了研究,提出基于专家决策的HVC复合控制策略,确保了HVC快速大容量地进行无功补偿.同时,本文对多组HVC装置同时工作时的优化运行问题进行了深入研究,提出利用两级协同优化补偿算法,获取各补偿装置的最优投运无功量,实现全局优化节能.基于上述思想,为某冶炼厂研制了低成本动态节能系统,运行结果表明该系统比传统无功补偿装置节能效果更佳,同时可推广应用于高压配电网.     

SVG在区域电网中的应用

根据佛山电网的现场需求,针对FC调节电压能力差及区域电网电压不稳定问题,设计并实现了静态无功发生器(SVG)的控制策略。在对FC电压补偿和SVG电压补偿进行比较分析的基础上,对设计用于SVG区域电网的无功、电压综合控制策略进行试验分析,结果证明了主控策略的正确性。     

基于LCL补偿的多负载移动式感应非接触电能传输系统

针对多负载移动式非接触感应电能传输(inductive contactless power transfer,ICPT)系统的设计与控制进行研究,分析LCL电路的输出特性和阻抗特性,当其电感之比等于1时,其谐振频率与负载无关,满足多负载ICPT的要求;介绍多负载移动式ICPT系统的结构,并建立其等效电路模型,通过对等效模型的分析,提出原副边独立控制的控制策略和补偿电路设计原则,补偿电路要能够实现谐振频率与负载无关,以实现负载可变;分析LCL补偿电路的设计方法,分析副边LCL补偿和串联补偿的区别,当副边品质因数小于1时,LCL补偿输出功率更大;建立多负载移动式ICPT系统的仿真和实验平台,对理论分析和设计方法进行验证。     

一种单相无隔离变压器UPQC的控制策略研究

本文针对直流母线中点接入交流电网的单相半桥结构无隔离变压器统一电能质量调节器(UPQC)拓扑,分析了其系统功率流动和直流母线工频纹波产生机理,提出了一种改进的串并联协同控制策略。通过解耦控制,使得该拓扑串联侧补偿电压暂降,并联侧补偿电流谐波同时抑制直流母线电压工频脉动。并给出了该拓扑直流母线电容设计选型依据。最后通过仿真和实验,验证了所提设计和控制策略的有效性。     

电网电压不平衡条件下混合无功补偿系统分层协调控制策略

为实现低压配电网低成本大容量动态连续无功补偿,提出了一种晶闸管投切电容器(TSC)与静止无功发生器(SVG)协同运行的混合无功补偿系统。系统综合了TSC低成本大容量的无功补偿和SVG动态连续无功补偿的优点。在分析其基本原理的基础上,提出混合无功补偿系统分层协调控制策略,消除TSC与SVG由于响应速度的差别对其混合无功补偿性能的影响。针对混合无功补偿系统在电网电压不平衡条件下的安全运行问题,研究了SVG的正负序双环叠加控制策略,使其在具有动态无功补偿性能的同时能抑制一定程度的不平衡电压,保证系统的安全稳定运行。最后,仿真验证了所提控制策略的正确性。     

微网双向变流器的改进型重复控制技术研究

为减小电网电压不平衡对系统的影响,设计了三相独立可控的SPWM双向变流器,采用重复控制技术,它可作为一个整体也可单独进行控制。提出基于重复控制技术与瞬时值反馈相结合的改进型控制策略,对系统稳定性进行分析并设计补偿函数,分析结果表明改进的重复控制策略能够在降低稳态跟踪误差和总谐波畸变率(THD)的同时,动态性能提高。实验结果证明改进型重复控制策略的有效性和可行性。     

动态电压恢复器锁相技术和控制策略的研究

研究了所使用的过零比较、软锁相(SoftPhaseLockedLoop,简称SPLL)、最小二乘法等多种锁相技术和同相位补偿和非同相位补偿的DVR控制策略,比较分析了其各自的原理和特点。通过实验验证了所提出的锁相技术和控制策略。     

电网电压对称故障时双馈风电机组转子电压补偿控制策略

为抑制电网电压跌落时双馈风力发电机(DFIG)的转子过电流,在分析了DFIG转子侧数学模型的基础上,提出一种转子电压补偿控制策略,即通过控制转子侧变换器(RSC)的输出电压,对转子反电动势(EMF)进行补偿。根据RSC的电压容量,分析了其完全补偿范围,同时分析了补偿控制算法对定子磁链的影响。该补偿控制算法减慢了定子暂态磁链的衰减速度,但是可以有效控制转子暂态电流。RSC的完全补偿范围与转子转速以及电压跌落深度有关,当EMF幅值在RSC的完全补偿范围之内时,该控制策略可基本消除转子电流波动;当EMF幅值在RSC的完全补偿范围之外时,该控制策略可有效抑制转子电流冲击。仿真结果表明,当电网电压标幺值跌落至0.2时,采用转子电压补偿控制可将转子电流幅值削弱39%。因此,所提出的控制策略可以增强DFIG的低电压穿越能力。     

有源电力滤波器与直流偏磁式静止无功补偿器综合补偿系统的研究

针对供、配电站需要对谐波和无功进行综合治理,提出一种新型的有源电力滤波器与直流偏磁式静止无功补偿器构成的综合补偿系统。该系统中有源滤波器与无源滤波器构成新型的混合滤波器,能够同时补偿谐波电流并提供容性基波无功电流,而直流偏磁式静止无功补偿器采用新型的PWM整流器产生控制直流,可快速地提供感性无功电流。该系统采用新颖的拓扑结构,功率器件工作于低压侧,有效地降低有源滤波器和无功补偿器中功率器件的容量。文中介绍了该系统的结构和补偿原理,采用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC进行的仿真表明该综合补偿系统能同时补偿谐波与无功电流,并能抑制可能产生的谐振现象,具有较好的补偿效果。     

新型谐波与无功综合动态治理混合系统

针对传统并联型混合有源电力滤波器只能动态治理谐波电流而无法动态补偿无功的缺点,提出了一种并联混合型有源电力滤波器与静止无功补偿器联合运行的新型混合补偿系统,实现了谐波与无功的综合动态治理,其中混合型有源电力滤波器采用双谐振注入式的结构,使整个装置适用于中高压配电网;在此基础上,提出了基于递推积分加P1参数模糊自整定的电...     

配电网综合电气节能关键技术研究

针对目前配电网综合电气节能技术单一,尚无系列化关键技术,节能设备存在固有缺陷等问题,文章提出了高压配电网高品质节能的无功动态补偿与谐波治理混合系统、低压配电网低成本高效节能的混合型无功补偿器、全局优化节能的实时无功优化调度系统,并研发了相应的节能设备。在深入分析上述系统拓扑结构的基础上,提出了相应的控制方法。仿真及现场应用效果表明,这些节能技术可有效解决目前配电网电气节能存在的问题,可保障配电网的安全稳定运行,并大幅减少高压配电网的电能损耗。     

铜电解整流装置用并联混合型有源电力滤波器

为解决铜电解装置运行时产生的电网谐波污染和低功率因数问题,提出了在10kV侧安装并联混合型有源电力滤波器进行谐波抑制和无功补偿的综合补偿方案并介绍了混合滤波器的系统构成,混合型有源滤波器的无源部分由滤除11、13次谐波,同时补偿无功功率的11、13次两个无源支路构成。有源部分采用注入式拓扑结构,用来动态滤除11、13次以外的其它次谐波。有源部分对改善无源部分的滤波性能和抑制无源部分与系统等效阻抗之间的谐振发挥了重要作用。给出的现场运行结果表明:研制的并联混合型有源电力滤波器能有效的抑制谐波和进行无功补偿。     

具有谐振抑制功能的新型SVC拓扑设计及控制方法

提出一种新型静止无功补偿器的拓扑结构及相应的控制方法。为了提高装置的补偿性能,引入了重复控制。针对10kV电网系统的10MVA不控整流负载,设计了新型静止无功补偿系统。仿真结果表明:新型静止无功补偿器能有效抑制无源滤波器与电网发生的谐振,具有谐波补偿精度高、响应快的特点,适用于高压大容量无功功率和谐波补偿的场合。     

TSC+STATCOM的混合无功补偿装置协调控制策略研究

提出一种由TSC和STATCOM构成的混合无功补偿装置,兼具TSC大容量、低成本和STATCOM准确无功补偿的优点。采用分层控制结构,利用专家系统来推理协调二者运行。对TSC频繁投切的情况,为避免电容器组投入时的涌流,TSC采用预充电技术,并于电网电压峰值时刻投入。考虑到STATCOM的数学模型为一强耦合、非线性系统,采用逆系统方法对其进行线性化解耦,再用变结构理论进行设计。仿真结果表明,在采用所提控制策略下,该混合无功补偿装置具有良好的补偿效果。     

TSC-DSTATCOM混合型动态无功补偿器及其混杂控制方法

为实现企业配电网低成本大容量连续无功补偿,抑制电压闪变,提出基于TSC(晶闸管投切并联电容器)与DSTATCOM(配电网静止无功补偿器)的混合型动态无功补偿系统。DSTATCOM连续子系统及TSC离散子系统构成的混杂控制系统,采用基于专家决策的三层混杂控制方法,协调控制TSC电容器组的分级投切及DSTATCOM的动态连续补偿,充分利用了各自的优势,引入模糊控制自动调整PI参数改善了系统动、静态性能。仿真分析及实验结果表明了该补偿器的优越性及所提控制方法的有效性。     

Dynamic Reactive Power Compensation and Cost Analysis for Isolated Hybrid Power System

The wind-diesel-based isolated hybrid power system requires dynamic reactive power compensation for the fast recovery of voltage under load and input changes. Dynamic compensation techniques give a better voltage response but at a high cost; in contrast, the static compensator reduces the compensation cost by compromising on the voltage response. The use of, both, static as well as dynamic compensators together may give cost-effective reactive power compensation for predefined transient limits of voltage response. This paper presents the pricing of reactive power compensation under steady-state and dynamic conditions of a system with fixed capacitor (FC) and STATCOM. The main contributions of the paper are: (1) evaluation of reactive power compensation using FC as a static and STATCOM as a dynamic compensator, (2) fast recovery of voltage response using genetic algorithm-based tuning of the STATCOM controller's gain constant, (3) evaluation of reactive power compensation cost for steady and dynamic conditions due to change in load and/or input demand, and (4) comparison of responses obtained for the optimized case with a pre-existing reference compensation method.