Features of A New 500 kVAR Static VAR Generator

The paper briefly describes the main features of a new 500 kVAR static VAR generator designed and manufactured by NAm for industrial test and trial

补偿不平衡负载的HC-SVG相间电压平衡控制与直流电压取值分析

针对由中点钳位型(neutral-point clamped,NPC)功率单元和H桥级联型(cascade H-bridge,CHB)功率单元构成的混合级联型静止无功发生器(hybrid cascade static var generator,HC-SVG)在补偿不平衡负载时产生的CHB功率单元相间电压失衡问题,提出一种基于零序电压前馈的CHB功率单元相间电压平衡控制方法,并对零序电压注入后HC-SVG直流侧电压取值进行分析。首先,分析CHB功率单元承担基波电压分量与HC-SVG输出基波电压的关系。推导HC-SVG补偿不平衡负载时CHB功率单元相间电压平衡所需的零序电压,建立零序电压前馈控制。其次,基于零序电压与补偿电流的解析关系,讨论补偿电流不平衡度与HC-SVG直流侧电压取值之间的约束关系。以6 kV/3 Mvar装置为算例,进行直流侧电压的取值分析。并与星接CHB-SVG进行对比,揭示补偿不平衡负载时HC-SVG所需直流电压低的特点。仿真验证了相间电压平衡控制与直流电压取值分析的有效性。

发电机组低负荷下的SVG无功补偿技术应用分析

低负荷运行容易导致发电机组无功功率不足、电压不稳定等问题,影响电力系统的稳定性和可靠性。探讨了在发电机组低负荷条件下应用静止无功发生器(SVG)技术进行无功补偿的途径。分析了SVG在维持电压稳定、改善功率因数以及减轻低负荷运行对发电机组的不良影响等方面的表现和有效性,并通过实验和仿真开展评估验证。

抑制新能源次/超同步振荡的SVG鲁棒自适应控制参数设计方法

现有抑制新能源次/超同步振荡的静止无功发生器(SVG)控制设计方法大多针对单一运行场景,难以确保运行工况变化下系统的小干扰鲁棒稳定性。为此,提出了一种抑制新能源次/超同步振荡的SVG鲁棒自适应控制参数设计方法。论证了短路比(SCR)可用于评估运行工况变化下含SVG的新能源并网系统小干扰稳定裕度;基于短路比分析方法,发现了代表系统小干扰稳定性最差的关键运行工况;基于H_(∞)控制理论,提出了一种关键运行工况下SVG控制参数鲁棒自适应设计方法。该方法能确保含SVG的新能源并网系统在运行工况变化下系统的小干扰鲁棒稳定性。

基于LADRC的双馈风机与SVG协调控制的并网系统研究

为了解决双馈风机(doubly fed induction generator,DFIG)在并网或运行时给电网带来的稳定性问题,提出了静止无功发生器(static var generator,SVG)与DFIG协同补偿无功的方法,并在此基础上通过线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)代替传统的PI控制来控制变流器,以及加装超级电容储能对DFIG的变流器直流侧控制进行优化。最后结合风电场的实际情况,在MATLAB中搭建了使用LADRC的含超级电容的双馈风机并网模型,并对其并网时的交直流波动以及无功功率的传输进行了仿真分析,实验结果验证了该控制策略可以提高双馈风机稳定运行的能力,解决功率波动时变流器交直流侧功率不平衡的问题,与SVG的协同控制策略可以提高系统的低电压穿越能力,提高了整个风力发电系统的稳定性。

基于小型SVG电气柜的散热分析

为了满足各种控制需要,利用静止无功补偿电气柜实现高度集成化、小型化,导致电气柜内部发热元件数量增加,散热空间缩小。针对发热问题,选择一种合适的散热方式,并根据产品设计要求调整优化散热方案,使温度降低至正常范围内,以解决静止无功补偿电气柜发热问题。

基于模型预测控制的全功率变速抽水蓄能与SVG功率协调控制

全功率变速抽水蓄能机组(FSC-VSPSU)通过背靠背变流器接入电网,具有功率快速可调、有功无功独立解耦的优点,在近年来得到了广泛关注。由于新能源场站具有波动性,通常配置静止无功发生器(SVG)来维持系统电压稳定。针对SVG易出现容量不足的状况,研究FSC-VSPSU与SVG功率协调控制。分析了FSC-VSPSU与SVG无功调节特性,提出了基于模型预测控制的功率协调控制策略。采用模型预测控制协调响应时间不同的FSC-VSPSU与SVG,通过电压灵敏度计算无功和电压的关系,建立以并网点电压、FSC-VSPSU电压偏差最小以及SVG无功储备最大为目标的模型预测控制(MPC)问题数学模型,求解得到FSC-VSPSU与SVG功率参考值。通过仿真验证了所提模型预测控制的可行性以及其相较于下垂控制的优越性。

基于故障穿越演化特性的SVG电磁暂态模型测辨方法

建立准确的静止无功发生器(static var generators,SVG)白盒电磁暂态仿真模型是分析电网电压稳定特性的前提。然而,由于SVG的控制器结构和参数保密,其建模大都基于典型控制结构和参数,模型的暂态输出特性与实际差异较大。针对上述问题,提出了基于SVG厂家封装黑盒模型故障穿越(fault ride-through,FRT)演化特性的电磁暂态模型测辨方法。首先,分析了厂家黑盒模型的拓扑特征,通过多工况故障穿越响应测试,厘清了其故障穿越演化特性。然后,通过分析不同控制环节暂态切换过程对SVG故障穿越响应特性的影响和作用途径,提出了基于SVG故障穿越响应演化形态的控制器结构辨识方法。通过分析SVG不同控制环节参数对其故障穿越响应特性的分阶段作用原理,提出了基于故障穿越响应幅值的控制器参数分步辨识方法,形成了SVG的白盒化电磁暂态模型测辨方法体系。最后,将建立的不同型号白盒仿真模型与对应厂家黑盒模型进行了故障穿越响应特性对比分析,发现其误差远小于现行标准的允许误差,证明了提出方法的有效性和通用性。

直挂SVG电网适应性RTDS测试技术研究

传统中高压大容量直挂式静止无功发生器(SVG)电网适应性测试存在成本高、效率低、周期长的问题,研究采用基于实时数字仿真器(RTDS)的直挂SVG电网适应性测试技术,建立面向直挂SVG的RTDS电网适应性试验平台并开展电网适应性测试,具有快速、低成本、可重复性开展试验等优点。试验结果表明:该平台可以对SVG电网适应性性能开展测试验证,可以加快SVG产品的优化及选代升级速度。

基于角接SVG治理电网背景电压不平衡

为解决电网背景电压不平衡对重要精密负荷正常工作的影响,这里提出一种基于角接静止无功发生器(SVG)装置治理电网背景电压不平衡的控制方法,通过理论分析、控制算法设计和样机测试验证等方法确认该技术方法的正确性和可行性。最终确认使用所提出的基于角接SVG装置治理电网背景电压不平衡的方法可以有效解决电网背景电压不平衡的问题,实现电力用户接入点三相电压基本平衡,保证电机类等重要精密负荷正常稳定工作。

含SVG的光伏场站阻抗建模与高频振荡风险分析

基于级联H桥电路的静止无功发生器(SVG)具有快速的动态无功支撑能力,是大型光伏场站常用的无功补偿设备。同时,由于SVG的控制带宽相对较大,控制作用所影响频段范围相对较宽,SVG在千赫兹以上的高频段仍可能具有负阻特性,使得含SVG的光伏场站面临更高频段范围的高频振荡风险。然而,现有研究重点关注新能源在2.5 Hz~1 kHz频段范围内的阻抗特性,无法评估1 kHz以上的高频振荡风险。同时,多种高频段附加控制策略和多种运行方式使得光伏场站的高频振荡分析进一步复杂化。首先,围绕含SVG的光伏场站高频振荡问题,建立了计及多类型附加控制策略影响下光伏机组和SVG的高频通用阻抗模型;进而,深入分析了光伏场站的高频段阻抗特性及其高频段负阻尼的影响因素,提出了含SVG的光伏场站面临的典型高频振荡风险;最后,针对四川某光伏场站开展电磁暂态仿真,对所做研究内容进行了验证。

20 Mvar静止无功发生器(SVG)控制器的设计

介绍２０ Ｍｖａｒ 静止无功发生器的控制器设计，包括硬件结构、控制策略等。该装置基于ＤＳＰ开发，采用瞬时电量定义及精心选择的各类高速数字芯片，加速了数据采集和处理。动模试验证明该控制器的高可靠性、高脉冲精度，具有一定的通用性。

20Mvar静止无功发生器(SVG)控制器的设计

介绍了２０ Ｍｖａｒ 静止无功发生器控制器的设计。通过动模实验证明，该控制器可靠性高，脉冲精度高，完全满足ＳＶＧ快速控制的要求，具有广阔的应用前景。

±20MVar静止无功发生器(ASVG)的研制

介绍国内第一台用于工业运行的基于大功率门极可关断晶闸管（GTO）电压源送变器的先进静止无功发生器（ASVG）。该装置由清华大学和河南省电力工业局联合研制，于1999年5月并网运行。

级联型SVG序阻抗建模与电网适应性研究

针对级联静止无功发生装置并网运行时与电网及电缆线路的谐振问题,基于阻抗分析法对级联静止无功发生装置的序阻抗特性进行分析,并研究了级联静止无功发生装置与电网谐振的机理和抑制策略。首先,阐述了级联静止无功发生装置的主电路结构及基本控制,建立了级联静止无功发生装置的频域模型;其次,基于阻抗分析法建立了考虑控制环节在内的级联静止无功发生装置序阻抗模型,基于序阻抗模型研究了级联静止无功发生装置与电网交互谐振的机理;然后,通过仿真软件和实际案例分析分别验证了所推导级联静止无功发生装置序阻抗模型的正确性和级联静止无功发生装置与电网交互谐振的机理;最后,从网侧和静止无功发生装置设备侧分别提出了级联静止无功发生装置并网谐振的抑制策略,结合实际案例分析验证了抑制策略的有效性。

应用于复杂工况的输出电流自锁相SVG控制策略

静止无功发生器SVG(static var generator)的无功调节功能依赖其网相位跟随能力,因此受锁相环节影响较大。当电网存在背景谐波、不对称运行等复杂工况时,基于系统电压锁相的方式需要设计正/负序提取、谐波提取等辅助环节,增加了系统的复杂度与非线性。基于此,提出了一种基于输出电流自锁相的SVG控制策略,在不添加辅助环节的前提下提高了SVG在复杂工况下的适应能力。首先,对SVG的控制策略与锁相方式进行了阐述,分析了不同工况下SVG的输出特性。然后,详细解释了所提自锁相方法的工作机理,论证了电流自锁相具备较好的环境适应能力,并通过Bode图分析验证了所提策略具备良好的响应特性。最后,通过实验验证了理论分析的正确性。

70Mvar链式SVG在电弧炉现场的应用

电弧炉是一种非线性强时变负载,会对电网产生电压波动及闪变、谐波、功率因数低等诸多电能质量问题。传统的SVC补偿装置由于响应速度慢,补偿效果有限。SVG是解决电弧炉电能质量问题的最有效装置,但控制算法复杂,国内成功应用于电弧炉补偿的SVG很少。本文介绍了一套70 Mvar链式SVG在国内某电弧炉现场的使用情况。现场测试数据表明,SVG投入运行后,电网存在的电能质量问题得到了明显改善,充分体现了SVG对电弧炉负载优越的补偿性能。

集群风场系统链式SVG高频谐振分析与抑制

针对含链式静止无功发生器(static var generator,SVG)的风场区域系统高频谐振问题,首先采用谐波线性化的方法建立包含锁相环、功率外环以及电流内环在内的SVG谐波阻抗模型。利用阻抗分析法对风场区域空载线路投入对SVG稳定性的影响进行分析,揭示风场区域系统高频谐振的发生机理。然后,为抑制系统高频谐振,提出一种基于电压前馈附加带阻滤波器的SVG高频谐振抑制策略。对SVG侧中高频段等效阻抗进行重塑,以保证在该频段系统呈正阻尼状态。并讨论带阻滤波器中心频率和阻尼系数对系统相位裕度的影响。最后利用搭建的含链式SVG风场区域系统仿真模型,验证了理论分析的正确性和所提抑制策略的有效性。

基于并网电流反馈的SVG有源阻尼控制研究

三阶LCL滤波器相较于一阶L滤波器在改善静止无功发生器并网电流质量方面有着显著效果,但其不可避免地存在谐振现象。为抑制LCL滤波器的谐振现象以及尽可能地降低硬件成本,基于有源阻尼的等效阻抗模型,在并网电流反馈有源阻尼的基础上研究了基于负一阶高通滤波器与低通滤波器串联的阻尼方法,并对相关控制器参数的设计进行分析。基于所提控制策略,通过Matlab/Simulink仿真验证了控制方法的可行性。

SVG滑模控制策略及处理器在环测试研究

当静止无功发生器(Static var generator,SVG)电压外环使用传统PI控制时,存在直流侧电容电压动态响应较差、参数设计较为复杂等问题。针对这些问题,采用了基于滑模变结构的控制策略。该控制策略以dq旋转坐标系下的数学模型为基础进行研究,电流内环采用PI解耦控制,电压外环采用滑模变结构控制。运用处理器在环测试(Processor in loop,PIL)将控制策略模型置于代码层面进行验证,结果证明:在电流内环参数相同的条件下,滑模变结构控制相较于传统PI控制,提高了直流侧电容电压的动态响应速率,并且避免了SVG在启动阶段出现电网侧功率因数过低的情况。