一种基于非线性电流跟踪算法的STATCOM相间电容电压平衡控制策略

针对基于级联H桥拓扑结构的静止同步补偿器在传统控制框架下所产生的相间电容电压不平衡问题,采用一种新型混合调制方法并提出了一种全新的非线性分相电流控制策略。首先,基于六模块十三电平级联H桥拓扑结构,阐明新型混合调制的调制原理,并阐述适用于新型混合调制的相内电容电压均衡策略。其次,推导了静止同步补偿器在两相同步旋转坐标系下的控制模型,并分析指出采用dq解耦控制存在的相间电容电压不平衡问题。针对相间电容电压不平衡问题,提出基于三相静止坐标系下的电流分相控制策略,通过Lyapunov稳定性判据第二法推导并设计实现对交流指令电流无差跟踪的非线性电流控制器。最后,在Matlab/Simulink环境下搭建仿真模型。仿真结果表明,所提控制策略在不同条件下均能保持相间电容电压一致和稳定,且具有良好的动态响应特性。

静止无功发生器在水泥企业中的应用

并联电容器装置在现代电力系统中用于补偿感性无功功率,提高功率因数,改善电能质量,降低线路损耗,提高系统或变压器的有功输出。目前,并联电容器装置得到了广泛应用,并取得了诸多成效。与传统的无功补偿方式相比,静止无功发生器(Static Var Generator,SVG)使用的电抗器和电容元件更小,会大大缩小装置的体积、占地面积及降低成本。SVG是未来无功补偿技术的重要发展方向。广西河池国投鱼峰水泥有限公司水泥磨低压配电室中部分电容器烧坏,通过检查电容器找到了故障原因,并在此基础上提出了整改措施。通过对电容器柜进行技术改造,提高了电力系统的功率因数,为电网安全运行提供了保障。

无功补偿技术在电力电气自动化中的应用研究

在现代电力系统中,无功电力管理的有效性对于维持电网的稳定性和效率至关重要.通过探讨无功补偿技术在电力电气自动化中的应用,以及这些技术如何优化电能质量,减少能源损耗,并提高系统的经济性和可靠性.首先概述了无功补偿技术的基本类型,包括静态无功发生器(SVG)、电容器组和同步补偿器,强调了它们在适应电网需求和提高传输效率方面的独特优势.随后,深入讨论了无功补偿技术的先进发展,如智能化无功补偿、自适应控制策略,以及新型材料和设备的应用,突出了这些技术在提高电力系统效率和灵活性方面的重大贡献.此外,还探讨了无功补偿技术在智能电网整合、提高电能质量、降低能源损耗和提高系统稳定性方面的实际应用.最后,对无功补偿技术的未来发展进行了展望,指出技术融合和智能化应用将是推动电力电气自动化领域发展的关键因素,预期无功补偿技术将在构建更高效、可靠和可持续的电力系统中发挥更加显著的作用.

单轴静压条件下高压多层陶瓷电容的容值变化

针对高压陶瓷电容在外力作用下的容值漂移,提出外力作用下陶瓷电容容值变化的主要原因为材料介电性能的变化,而不是电容间距的变化。针对高压电容的应用场景,通过唯象热力学理论模型分析介质材料在相应场强下受外力时的介电性能变化,张应力将引起材料介电常数增大,压应力将引起材料介电常数减小。进一步的单轴试验结果与有限元仿真结果表明,平行于内电极方向的压力将使介质材料产生张应力,引起材料介电常数增大,导致电容容值升高;垂直于内电极方向的压力将使介质材料产生压应力,引起材料介电常数减小,导致电容容值降低。研究结果证明了通过材料唯象热力学理论模型来分析外力作用下陶瓷电容容值漂移的正确性,为高压陶瓷电容在更加复杂环境条件下的适应性分析与设计提供指导。

基于投切状态矩阵的MMC系统电容电压均衡策略

为了奠定模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)自平衡的理论依据,构建了MMC状态空间模型,证明了MMC电容电压的一致渐进稳定性。研究了MMC电容电压非均衡状态下的静态工作点,揭示了投切状态矩阵的秩和MMC电容电压静态工作点之间的关联。基于投切状态矩阵自平衡理论,针对控制频率较低或子模块数量较多时轮换速度慢的问题,提出了一种基于投切状态矩阵分组轮换的电容电压均衡控制策略,能够有效降低电容电压的波动率。最后,在Matlab/Simulink中搭建了MMC电磁暂态仿真模型,验证了所证结论的正确性和所提方法的有效性。

基于载波频率切换的SVG电容电压均衡研究

电容电压均衡是链式静止无功发生器(SVG)稳定运行的基本条件,然而广泛应用的单极性倍频载波移相正弦脉宽调制(CPS-SPWM)策略却是导致电容电压不均衡的重要因素之一,需研究有效抑制电容电压的不均衡策略。首先,分析了电容电压的稳态数学模型和调制策略导致电容电压不均衡的机理。其次,基于减小链节输出低次边带谐波电压幅值的思路,提出了载波频率同步切换策略,仅在换流链电流较小时采用高载波频率。最后,仿真和实验结果表明,载波频率同步切换策略解决了调制策略导致的电容电压不均衡问题,提高了电容电压均衡控制能力,最小运行电流也进一步降低。

网源稳态调压对暂态无功支撑能力的影响研究

发电机与静止补偿电容器是电网稳态电压调控的重要无功源。特高压直流送端大型水、火电机组以及受端电网电压支撑机组与主网电气联系紧密,可参与系统稳态调压。针对电力调度与运行系统中,关于稳态运行时降低机组无功出力可以增大暂态无功备用这一观点的不足之处,通过理论解析,揭示了发电机组稳态运行工况对暂态无功出力特性的影响;针对发电机与静止补偿电容器组合的网源调压系统,提出物理意义明确的暂态无功支撑能力定义以及提升该能力的稳态优化调压方案。小电网测试系统和特高压直流送、受端大电网仿真计算结果表明,增加机组稳态无功出力,可改善交流电网受扰后暂态电压恢复特性。

可连续调节容性无功的PWM型静止无功补偿器

提出了一种新型的可连续调节电容的静止无功补偿器。该补偿器将脉宽调制(PWM)型 AC-AC变换器与变压器相结合直接调节补偿电容上的电压,进而使补偿器能输出连续变化的容性 无功。该补偿器克服了传统的晶闸管控制电抗器(TCR)+固定电容器(FC)、TCR+晶闸管投切电 抗器(TSC)等静止无功补偿器用感性无功覆盖容性无功以产生连续可调容性无功的调节方式所存 在的不足,其变压器的容量仅为补偿电容容量的25％。该补偿器工作于PWM方式,不产生低次 谐波,响应速度快,控制易于实现。文中详细阐述了该补偿器的工作机理,推导了补偿器无功输出 及变压器视在功率与开关占空比的关系。最后通过实验验证了该补偿器的可行性和有效性。

煤矿电网电能质量改善技术研究

文章总结了煤矿电网的电能质量问题,阐述了其产生的原因,详细分析了当前各种电能质量控制方法。根据煤矿生产实际及各种控制方法的优缺点,提出了低压自动无功补偿装置和静止无功补偿装置结合的煤矿电网电能质量改善方案,进一步指出了此种方法的应用前景。

一种基于超级电容储能系统的新型铁路功率调节器

在采用铁路功率调节器解决电气化铁路电能质量问题时,为了提高再生制动能量的利用率,提出一种由铁路功率调节器和超级电容储能系统构成的新型储能式铁路功率调节器。该系统不仅能实现两供电臂能量双向流通,还能通过铁路功率调节器和储能系统的协调控制,提高再生制动能量利用率并实现削峰填谷功能。首先分析系统工作原理,构建再生制动工况下的等效电路,推导再生制动能量利用率表达式;然后分析该系统能够提高再生制动能量利用率并实现削峰填谷功能的原因;最后搭建仿真模型和实验平台,多种工况下的实验结果表明了所提新型补偿系统的正确性及有效性。

链式STATCOM相内直流电容电压平衡控制方法

在链式H桥变流器拓扑下,给出STATCOM直流侧电容电压稳态数学模型,分析相内直流侧电容电压之间不平衡的原因,重点研究电压内环对直流侧电容电压平衡稳定控制策略,给出不加电压内环与传统加电压内环控制策略。在不影响直流侧平衡的同时,提出一种改进式的电压内环控制新策略,该策略可以提高直流侧电压的稳定性,缩小稳态误差。最后,通过搭建电压6 k V、容量2.8 Mvar链式STATCOM的试验样机,验证该策略的可行性与优越性。

N+1混合无功补偿系统的研究

提出了一种采用N组电容器和1台静止无功补偿器构成的N+1混合无功补偿系统,电容器组采用2进制编码。给出了2进编码电容器组的投切策略和基于瞬时无功功率理论的静止无功补偿器的控制方法。与传统的电容器无功补偿结构相比,该混合补偿结构可实现连续无功补偿;与单独的静止无功补偿器相比,可大大降低成本。无功补偿案例的仿真结果验证了上述系统和方案的正确性和有效性。

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。

定子双绕组感应电机风力发电系统励磁电容的优化选取

在定子双绕组感应电机(DWIG)风力发电系统中,励磁电容的优化选取对控制绕组励磁变换器(SEC)容量的最小化具有重要作用,它不仅与发电机参数、转速范围有很大关系,同时还受风力机功率曲线和负载性质的影响。本文以SEC容量最小化为目标,在分析该发电机励磁无功变化规律的基础上,研究了励磁电容优化选取的原则,采用图解法和迭代法得到带阻性负载下的优化励磁电容值。考虑到整流负载的非线性因素,利用仿真法对该值进行合理调整,最终得到带整流负载所需的优化励磁电容值。在一台18kW带整流负载的DWIG样机系统上进行了实验验证,结果表明,系统在宽转速范围内能稳定运行,励磁变换器容量约为额定输出功率的1/3,实现了励磁变换器容量最小化。

风电场混合无功功率补偿系统及其控制策略研究

受风电机组、变压器及线路的感性无功需求影响,现有风电场多需加装无功补偿装置,装置成本与补偿效果间的矛盾则是左右补偿装置类型选取的关键因素。提出采用电容器组与静止无功补偿器构成混合无功补偿系统。该补偿系统可在电网正常时协调电容器组与静止无功补偿器,实现并网点无功功率的实时、连续控制,有效提高并网点电压质量;在故障及故障恢复时刻,提高并网点电压支撑能力,减少电压恢复时间,协助风电场实现低电压穿越。在详细阐述混合补偿系统原理、结构基础上,以接入地区配电网的风电场为例,构建仿真模型并进行计算分析,所得结果验证了所提出的混合无功补偿思想的可行性与有效性。

配电网动态无功优化空间-时间解耦的一种新方法

离散控制设备动作次数约束造成动态无功优化问题的时空强耦合性,提出了配电网动态无功优化空间-时间解耦的一种新方法。根据全天各时段静态潮流计算得到的网损值大小,确定控制设备的预动作时间表,分配各时段的动作权限,从而找出第一个具有最大动作权限的时段。然后进行时间表的逐步动态调整,确定下一动作时段,直到满足动作控制设备的动作约束条件为止。该方法数学模型清晰简单,便于实现,且时刻保证了以网损值最小为依据分配动作时间。优化结果表明能够在完全满足动态次数约束的前提下,整体优化系统的无功,达到有效降低系统在一天内的有功损耗的目的。

新型同步补偿器直流侧储能电容值的选取方法

以新型同步补偿器STATCOM (StaticSynchrohousCom pensator)在系统不对称情况下的数学模型为基础 ,详细分析了在系统不对称条件下直流侧储能电容器容量对STATCOM性能的影响。根据理论分析结果 ,给出了直流侧储能电容器容量的选取原则。按该原则设计的STATCOM ,不但满足系统正常条件下的运行 ,而且还能大大提高STATCOM在系统不对称条件下的生存能力。

链式静止同步补偿器的直流电容电压平衡控制策略

直流侧电容电压平衡是链式静止同步补偿器安全稳定运行的前提。针对直流电容电压不平衡现象做出分析,提出了一种叠加有功电压矢量的直流电容电压平衡控制策略。通过上下层分层控制和叠加有功电压矢量调整控制信号,使得有功功率能按需分配以弥补各级联模块间损耗的差异。上层控制通过解耦实现总体有功、无功功率控制,下层控制通过叠加有功电压矢量实现电容电压平衡控制。该策略物理意义明确、算法简洁、与其他控制量无耦合。通过基于Matlab的时域仿真和实验证明了该策略的正确性、有效性和可行性。

带整流桥负载的定子双绕组感应发电机系统宽转速运行时的稳态特性

针对带整流桥负载的定子双绕组感应发电机(dual stator-winding induction generator,DWIG)系统在宽转速范围内运行时的稳态运行特性进行了研究。建立了带电容滤波的整流桥负载的DWIG系统数学模型,指出整流桥负载是具有容性的非线性负载,提出了采用数学仿真的方法进行励磁电容的选取以降低变换器容量。采用控制绕组端电压定向的控制策略,对一台18kW、270V带整流桥负载的DWIG系统在变速时稳态规律进行了仿真和实验研究,结果表明发电机系统能够在4000-8000r/min宽转速范围内稳定运行,控制绕组最大功率为功率绕组额定输出功率的37%,控制绕组电流的最大有效值为功率绕组电流额定值的21%,与输出功率比较,实现了大幅度降低控制侧变换器容量的目的。

H桥级联STATCOM直流侧电容电压平衡控制方法

H桥级联静止同步补偿器(STATCOM)直流侧电容电压的波动,会引起系统直流侧母线电压不平衡,从而影响系统的可靠运行。针对该问题,在直流侧电容电压三级平衡控制策略的基础上,采用比例谐振(PR)控制器对全局平均直流电压进行控制,以提高控制效果;采用自抗扰控制器(ADRC)对相间直流电压进行平衡控制,实现对外界扰动的动态补偿;采用上下平移每个功率单元调制波的方法,实现相内直流电压平衡控制,并配合载波相移调制策略(CPS-PWM),易于FPGA数字实现。实验结果表明,提出的控制方法是有效的,且具有良好的动态性能和较强的鲁棒性。