角型STATCOM在电力系统中的应用策略研究

介绍应用于电力系统的大容量角型STATCOM的控制原理及基本应用策略,提出一种站级STATCOM综合控制策略,通过PSCAD仿真验证理论分析的正确性。

级联型电力电子变压器并联运行的改进下垂控制策略

为了提升级联型电力电子变压器并联运行时的稳态和动态性能,在传统下垂控制的基础上提出了一种改进下垂控制策略。首先,建立传统下垂控制的并联系统等效电路,研究其存在电压控制偏差较大、均流控制精度不高且动态特性较差等问题的原因;然后,通过闭环控制实现对输出电压控制偏差的补偿,推导负载电流与移相角的函数后对其泰勒级数展开式进行线性化处理,并将处理结果作为电流前馈的系数,提升稳态时电压控制的精准度、电流控制的均衡度以及动态时的快速调节能力;最后利用公共直流母线电压取代各自采样的输出电压作为控制反馈值,降低了线路阻抗对电流均衡度的影响。通过一套3台电力电子变压器组成的并联系统进行验证,实验结果表明:该改进下垂控制策略可将并联系统的功率离散度降低至0.18%,直流电压控制偏差降低至0.2 V,验证了工程应用的有效性、可行性和实用性。

无刷直流电动机的正弦波电流驱动方法

分析了无刷直流电动机方波驱动方式和传统正弦波驱动方式的优缺点,利用三相Hall信号,得到正弦波电流的周期和幅值,通过软件算法生成六路SVPWM信号来驱动无刷直流电动机。采用数字信号控制器(DSC)dsPIC30F4011作为主控芯片,设计了无刷直流电动机的控制系统,详细分析了SVPWM波的生成方法,并给出了软件流程。实验结果验证了提出方法的正确性和可行性。

级联型电力电子变压器分级解耦控制

应用于交直流混合配电网的级联型电力电子变压器(PET)能够实现柔性互联、电压变换、电气隔离和功率控制等多种功能。由于级联型PET内部的级联H桥级和双有源桥级之间电气耦合程度高且控制目标不同,提出一种分级解耦控制方案,在简化控制架构的同时可实现各级的独立灵活控制。此外,针对级联型PET采用多个功率单元输入串联输出并联的拓扑结构,提出一种基于分级解耦控制的串联均压并联均流控制策略,以降低参数差异的影响。研制了一台额定交流电压为10 kV、额定直流电压为750 V、额定容量为500 kVA的级联型PET。实验结果验证了该控制方案工程应用的可行性及有效性。

应用于直流换流站的百兆乏STATCOM控制策略

永富直流输电工程富宁换流站作为弱受端,存在直流系统运行不稳定的隐患,为增加系统运行稳定性,首次在直流输电工程中接入百兆乏静止同步补偿器(STATCOM)以提高交流系统的电压稳定性。针对该工程的现实需求,介绍了STATCOM控制策略和应用设计方案,通过对STATCOM控制策略的科学设计和有效调节控制,实现对富宁换流站500 kV交流出线的稳态以及暂态电压稳定控制。动模系统测试结果表明,STATCOM可极大地提高弱系统的电压稳定性,对保障永富直流输电工程的安全可靠运行提供坚实保障。

百兆乏角型STATCOM的分相控制策略

南网永富直流输电工程富宁换流站静止同步补偿器(STATCOM)工程采用3套角型35 kV/100 Mvar等级换流器,以提高弱交流电网下的电压稳定性,加快N-1故障后的直流恢复速度。为提高不对称故障下的电压支撑能力,STATCOM需具备分相控制功能。提出一种基于同步旋转d,q坐标系的电流分相控制策略,可有效实现对STATCOM输出电流的分相精确控制。结合工程应用,采用了电压外环的分相控制策略,可有效实现对500kV各相电压的分相调节。同时针对角型STATCOM的角内3次谐波环流问题,提出了相应的抑制策略。

星型链式STATCOM闭环负序注入法控制策略

星型链式静止同步补偿器(STATCOM)由于拓扑简单、成本较低等突出优点,在新能源发电系统等诸多领域得以广泛应用。但因其三相换流阀电流互相耦合且缺乏一个电流控制自由度的缺点,使得其在接入侧系统电压发生不对称性故障时换流阀相间模组电容电压极易产生不均衡的现象,严重影响其运行稳定性及应用可靠性。基于星型链式STATCOM功率模组数学模型分析,首先建立时域条件下三相换流阀功率模组电容电压和换流阀输出正负序电流的关系,给出相间电容电压偏差和d,q旋转坐标轴控制系统下负序电流的相互关系,并通过拉普拉斯变换将相互关系从时域系统转换到频域系统,从而为根轨迹法设计控制参数提供理论依据。最后,分别通过稳态实验和暂态实验证明提出方法的正确性。

链式STATCOM并网电流直流分量间接闭环抑制

当中高压应用场合的链式静止同步补偿器使用电流互感器采集并控制并网电流时,电流互感器的隔直效应将进一步放大驱动参数和特性差异以及采样零漂引起的直流分量,危害电网及设备安全。因此,提出一种基于直流侧电容电压工频分量检测的并网电流直流分量闭环抑制策略,其无需增加额外元件且不改变原有控制架构。首先分析了并网电流直流分量与直流侧电容电压之间的关系,再通过频谱搬移和滑动平均值滤波提取直流侧电容电压的工频分量,然后经闭环控制后叠加至调制波上实现间接抑制,最后在一套使用电流互感器采样控制的工程应用的10 kV/±10 MVA星型链式STATCOM设备上验证了该策略的可行性和有效性。实验结果表明,该方法能够在无法直接检测直流分量的条件下,有效地将并网电流的直流分量由49.80%抑制到0.72%。

基于反馈型重复控制的STATCOM电流控制策略

在新能源及工矿等诸多应用领域,无功补偿和谐波抑制的需求往往同时存在,常规静止同步补偿器(STATCOM)+FC的补偿方式在经济性和技术性上难以满足要求。基于比例积分(PI)控制对直流量的零静差跟踪和重复控制器对周期性信号的高增益控制,提出了一种PI+反馈型重复控制的电流控制策略,实现了PI控制内环和重复控制外环在控制指令、控制量和响应时间上的解耦,获得了良好的阶跃响应和谐波补偿性能。该控制策略可通过准谐振型滤波器灵活提取网侧电流中的谐波,实现特定次谐波抑制。实验结果验证了所提出控制策略的有效性。

专用于抑制次同步振荡的STATCOM控制策略研究

针对汽轮发电机组接入串补输电系统的次同步振荡(SSO)和轴系扭振问题,提出在机组电网侧安装角型链式静止无功补偿器(STATCOM),并采用专用于抑制SSO的控制策略。在上层控制策略中,设计一种窄带次同步阻尼控制器,以转速偏差信号为输入,经过多组带通滤波器,实现了扭振偏差信号中不同扭振模态的分离,通过相位补偿和比例放大,生成STATCOM的电流指令。在底层STATCOM控制策略中,考虑电网故障扰动引起的SSO问题,提出了基于分相控制的角型STATCOM控制策略。由于机组SSO发生概率较小,该类STATCOM大多数时间内均处于低载工况,为降低设备长期运行损耗,引入最近电平逼近调制策略,以实现无死区零无功运行,同时该调制策略也利于各链节电容电压平衡。通过RTDS仿真试验证实所提控制策略可有效解决信号激励或故障激励引发的SSO和轴系扭振问题,可推广至工程应用。

基于风电可调节不确定代价的风光柴储联合优化调度

针对孤岛微电网中间歇式能源出力的不确定性问题,基于可调节风电的不确定代价,考虑蓄电池储能系统和柴油发电机组的控制特性.在系统稳定供电的前提下,以系统运维成本、污染物排放量为目标,引入可调负荷充放电等相关约束,建立孤岛微电网能量优化调度模型,优化储能充放电与柴油机组出力.并在此基础上,利用改进粒子群算法对模型进行求解,根据所建模型三种情景对比,进一步分析9个不同调度区间系数对调度结果的影响机理,算例仿真验证了可调节风电不确定代价优化模型和优化方法的有效性和可行性.