D-STATCOM指令电流检测法的研究

提出了一种在电网电压不平衡且畸变情况下依然适用的补偿电流的准确检测法.该方法能快速检测并计算出电网基波正序电压的相位,从而在三相电压不对称且畸变时仍能准确检测出谐波和无功电流.仿真分析验证了该方法的正确性和可行性.     

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。     

D-STATCOM不平衡负荷补偿电流的3种设计方案

介绍了用于不平衡负荷补偿的三相三角形连接的配电网静止同步补偿器（D-STATCOM）中补偿电流的3种设计方案,即电纳补偿原理、最大相电流最小化设计和无零序设计方案。从所需的最大补偿相电流和补偿电流零序分量等性能指标和工程意义与实现要求等方面对3种设计方案进行了比较。在负荷严重不平衡的情况下,补偿装置三相分担的负荷不均衡会限制装置的补偿能力,也容易导致一相或两相过流。最大相电流最小化设计,可以尽量实现三相电流大小均衡,从而提高设备利用率,扩大不平衡负荷补偿范围。无零序设计方案的效果与最大相电流最小化设计方案接近。     

新型无锁相环DSTATCOM直接电流控制方法

传统DSTATCOM直接电流控制方法依赖锁相环和坐标变换,实现较为复杂,本文提出一种新型无锁相环的DSTATCOM直接电流控制方法。通过建立DSTATCOM数学模型,依据矢量等效原理计算出配电网电压有功单位分量和无功单位分量,无需锁相环和坐标变换便可实现无功补偿控制。仿真验证了该方法的可行性。采用DSP控制器TMS320F2812和智能功率模块PM300DVA120,搭建了DSTATCOM系统实验平台,在开关频率10 k Hz、死区时间4μs下获得良好的实验结果。所提方法物理意义清晰且易于嵌入式控制器实现。实验结果表明,所提方法能实现输出电流超前滞后电压的无功补偿实时控制,具有良好的动静态响应性能。     

链式D-STATCOM直流电压分层协调控制策略

针对链式配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)直流电压影响因数多、难以控制的特点,本文提出了一种直流电压分层协调控制的策略。采用电压稳定控制、电压相间控制、电压均衡控制分别实现直流电压的总体稳定、相间平衡、模块电压平衡,从而使直流电压稳定均衡可控。并用PSCAD/EMTDC搭建模型,分别就负荷切换和负荷不平衡情况下进行了仿真验证,结果表明本文所提出方法的可行性和有效性。     

基于LCL的D-STATCOM配电网电压波动与闪变的抑制研究

配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)用于抑制配电网电压波动与闪变。为使D-STATCOM输出电流的谐波含量满足要求,多通过单电感L限制高频谐波电流。但中高功率时,满足谐波标准所需的L值增大,从而会引起D-STATCOM直流侧的电压值增加、装置的体积增加等问题。为此,本文使用LCL滤波器代替了传统L滤波器,从而减小了总电感值,降低了系统的体积与成本。仿真验证了理论的正确性,证明了基于LCL滤波器的D-STATCOM不仅对配电网电压波动与闪变有很好的抑制作用,同时与基于L滤波器的D-STATCOM相比,输出电流的谐波抑制效果更好。     

直接电流控制的配电网静止无功补偿器研制

研制了±50kV.A的配电网静止同步补偿器(Distribution Static Synchronous Compensator,简称DSTATCOM)。其硬件主电路以IGBT功率模块为开关器件,采用PWM整流器结构。通过检测电路采集电流电压信号,利用TMS320F2812型DSP处理器进行算法处理和PWM脉冲输出。为提高系统的动态性能,采用直接电流控制策略,通过矢量变换消除静态误差,提高PWM开关频率等措施来减少输出谐波。实验结果验证了该方案的正确性。     

三相四桥臂D-STATCOM电流预测控制方法研究

为了解决配电网中存在的三相电流不平衡、谐波污染等问题,本文提出了基于电流预测控制的补偿方法。采用瞬时无功功率理论,计算出所需的补偿电流,然后将电流预测控制方法运用到D-STATCOM,建立其离散化数学模型,采用遍历法推算出在全部开关函数组合分别作用下的补偿器输出电压,并用合适的价值函数来选择最优的开关组合,按照补偿电流的参考值快速输出补偿电流。在PSCAD/EMTDC仿真平台上进行了仿真验证,按照所设计的控制策略,对三相四线制下的不平衡感性负载和注入谐波两种情况进行了无功补偿和谐波消除仿真,仿真结果表明所提出的控制方法能够实现快速的无功补偿和谐波消除。     

基于间隔采样的DSTATCOM直接电流控制研究

配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)是一种用于动态补偿无功、抑制谐波的新型电力电子装置。提出一种应用于DSTATCOM的基于间隔采样的直接电流控制方法,该方法降低了软件计算量,有较好的实时性,无需复杂算法,实现简单、有效。利用开关函数法建立了DSTATCOM数学模型,根据瞬时无功功率理论对控制系统进行设计,在Matlab/Simulink环境中搭建仿真模型,并且研制了一台容量为10 kVA的DSTATCOM实验样机。仿真和实验结果表明,DSTATCOM装置能有效地动态补偿无功、抑制谐波,证明了所提控制方法的正确性和可行性。     

基于重复控制的DSTATCOM补偿电流控制

针对配电网负载多样、谐波污染严重的情况,为提高配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)的无功补偿性能以及低次谐波抑制能力,提出比例积分(PI)与重复控制相结合的电流控制策略,利用PI控制器低频段优越的动态性能和鲁棒性,快速补偿基波无功,并利用重复控制器对周期信号的高跟踪精度,修正PI的谐波跟踪误差。频率特性分析表明,该控制策略可以有效消除传统PI控制在中频段的相位滞后,提高谐波补偿精度。为了提高装置补偿的灵活性和稳定性,通过谐振控制器构造带通滤波器,进行指令选择性提取,针对性补偿危害严重的特征次谐波,并避开系统谐振频率。实验结果验证了所提出控制策略的有效性。     

链式D-STATCOM的无源性控制

配电网静止同步补偿器(distribution static synchronous compensator,D-STATCOM)由于其突出性能已被证明是配电网无功动态调节的有效手段,然而链式结构D-STATCOM每一相都由多个H桥逆变单元级联而成,是一个非线性多变量、强耦合的系统,难以同时实现无功电流与直流电压稳定均衡的控制.经过等效电路变换,建立单个H桥逆变单元的控制电路模型;基于无源性控制理论,设计无源性控制率,确保了对指令电流的渐进跟踪;通过给定指令电流,实现了链式D-STATCOM的无功电流的控制和直流电压稳定的控制;利用H桥逆变单元之间的能量交换实现了直流电压的均衡控制.仿真以及10 kV、±5 Mvar工程实际应用表明,此控制算法能够在实现无功电流控制的同时实现直流电压的稳定与均衡控制,且稳态特性好、动态响应快、算法实现简单、鲁棒性强,具有很强的工程实用价值,为链式D-STATCOM的研究、发展和产业化提供了基本保障和良好的平台.     

静止坐标系下D-STATCOM自适应无差拍控制

提出一种静止坐标系下配电网静止同步补偿器（D-STATCOM）的自适应无差拍控制方法。首先针对传统的D-STATCOM无差拍控制模型在开关频率低时存在较大误差的问题,将一个开关周期内的电网电压作为变化量来考虑,建立了新的静止坐标系下的D-STATCOM的无差拍控制模型。其次,为了克服D-STATCOM参数变化对补偿器性能的影响,利用最小二乘法进行参数的在线估计,以自适应修正控制模型,提高了补偿精度。另外,为了满足该控制方法对补偿电流参考值和电网电压进行预测的要求,提出一种复合预测方法,有效地提高了预测算法的精度和动态性能。仿真和实验结果表明所提出的控制方法具有控制精度高、响应速度快的特点。     

不平衡系统中D-STATCOM的控制策略

不平衡系统中配网静止同步补偿器D-STATCOM的控制是D-STATCOM的重要研究内容。提出一种根据FBD功率理论,以单位功率因数为补偿目标的D-STATCOM新型控制方法。该控制方法将目标电流进行序分解,对其正、负序分量分别转换到两个独立的旋转坐标系中,对正、负序电流的d轴和q轴分量分别采用比例-积分(proportional integral,PI)控制。由于正序和负序分量在相应的旋转坐标系中d轴和q轴分量均为直流,简化了控制器设计。该方法采用电网电流控制的闭环结构,直流侧电容电压的调节模块直接产生电流的参考值,不需要复杂的无功电流检测过程,控制系统结构简单。     

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。     

链式D-STATCOM的鲁棒L2性能准则设计

为提高控制系统鲁棒性,提出一种链式静止同步补偿器（distribution static synchronous compensator,D-STATCOM）的鲁棒三2性能准则设计新方法。首先通过等效电路变化,将对链式D-STATCOM的控制电路模型转换为对单个H桥逆变单元的控制电路模型;在所建立的考虑干扰和参数摄动影响的单个H桥逆变单元控制电路模型基础上,通过对误差系统方程的等价变换,将参数摄动的影响转化为周期干扰的一部分;然后利用重复控制与无源性控制相结合的新方法实现链式D—STATCOM的鲁棒上2性能准则的设计。其中,重复控制对周期干扰进行补偿,无源性控制确保重复控制的收敛性和对控制目标的渐近跟踪,并抑制非周期干扰对控制效果的影响;通过给定指令电流,实现链式D．STATCOM的无功电流的控制和直流电压稳定的控制：利用H桥逆变单元之间的能量交换实现直流电压的均衡控制。仿真以及10kV、±5Mvar工程实际应用结果表明,所提方法能够在实现无功电流控制的同时实现直流电压的稳定与均衡控制,且稳态特性好、动态响应快、算法实现简单、鲁棒性强,具有较强的工程实用价值。     

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。     

配电静止同步补偿器的控制策略仿真

分析了配电静止同步补偿器（DSTATCOM）的工作原理、d-q坐标系中DSTATCOM数学模型、无功功率理论和电流直接控制方法,以及实现无功功率补偿的方式。在对DSTATCOM模型进行了深入分析后,利用Matlab/Simulink软件,采用d-q电流直接控制法,对DSTATCOM进行了仿真分析。     

D-STATCOM的输入—输出反馈线性化滑模变结构控制

为提高配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)控制系统动态性能和鲁棒性,提出一种基于输入—输出反馈线性化与积分滑模控制相结合的D-STATCOM控制方法。该方法利用输入—输出反馈线性化实现D-STATCOM有功电流与无功电流的解耦,消除D-STATCOM直流侧电容电压的非线性特性,使之在支撑公共耦合点(PCC)处电压的同时快速稳定直流侧电压,并利用积分滑模控制增强其对参数摄动的鲁棒性。仿真和物理实验结果表明,D-STATCOM采用文中提出的控制策略,配电网PCC处电压和直流侧电容电压均能快速、准确地调整到其参考值,并在外部干扰及参数变化时具有较强的鲁棒性。     

负荷补偿用静止同步补偿器控制方法的研究

针对低压配电系统或工业负荷的特点,提出一种适用于小功率静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)装置的基于电流直接控制的控制方案,并用MATLAB软件进行了仿真验证。实验采用基于DSP控制的实验平台,设计了50 kvar STATCOM实验系统。将仿真结果和实验结果对比,证明设计的可行性。通过对STATCOM进行的基波无功补偿实验和谐波与基波无功的全补偿实验,证明STATCOM的良好的无功补偿性能。