静止同步补偿器(STATCOM)示范工程电气二次系统设计分析

文中介绍了南方电网静止同步补偿器(STATCOM)示范工程(简称STATCOM工程)的工程规模、接线方式、电气二次系统的关键技术及设计要点。重点阐述保护系统分层分级的配置方式,通过仿真计算验证不配置35 kV母线保护的可行性,对比不同的监控及远动系统配置方案并指出每个方案的工程应用范围,介绍其他二次系统的设计及实现方法等等,为后续的STATCOM工程提供参考。

静止同步补偿器的分相不对称控制

研究了在系统不对称情况下基于多重化结构的静止同步补偿器 (STATCOM )的分相不对称控制 ,详细分析了δ θ分相控制算法及其控制效果 ,并在此基础上提出了δ控制方法。通过对 2种控制算法在谐波产生、最大负序补偿度等方面的分析表明 ,δ分相控制的总体控制效果优于δ θ控制。仿真结果验证了理论分析的正确性。

高压大容量静止同步补偿器的优化节能运行

为了实现高压大容量静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)的节能运行,以南方电网35kV/±200MVA链式STATCOM为研究背景,从STATCOM的器件选择、控制方式、控制策略等多方面进行了讨论。对比了IGBT、IGCT和IEGT等功率开关器件的开通损耗、关断损耗和驱动功率,提出从节能角度采用IEGT更适合目标系统。分析了硬开关PWM逆变器的缺点,提出在链式STATCOM的PWM控制方式逆变器中采取辅助谐振软开关拓扑结构,可减少损耗,应对逆变器载波频率、无功波形质量和装置损耗之间的矛盾。考虑到目标STATCOM的并联连接方式,基于对现场运行数据的分析,建立了多台STATCOM并联运行的节能优化数学模型,可用于制订节能运行策略。基于对广东电网暂态无功需求的分析,提出STATCOM与传统的电容/电抗器无功补偿设备配合控制策略:STATCOM优先动作,需要补偿的稳定容量达到设定限值后,转投/切电容器或电抗器。仿真结果与现场测试数据表明,采用以上节能方式,可降低约30%的STATCOM损耗。

风电场中静止同步补偿器的输入–输出反馈线性化控制

提出一种风电场中静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)的非线性控制方法,以提高其动态性能。首先给出STATCOM的动态模型,然后应用输入-输出反馈线性化方法得到精确的线性化模型。将STATCOM应用到风电场中,比较加入STATCOM前后的电压变化情况,结果表明,输入-输出反馈线性化方法对STATCOM具有良好的控制性能,同时STATCOM的应用也提高了风电场的电能质量。

基于PWM控制及相角控制的静止同步补偿器潮流模型及应用

提出了一种新的用于潮流及静态电压稳定分析的STATCOM模型。该模型可以考虑STATCOM功率损耗从而可以更准确的计算其有功及无功输出。通过引入两个增广的母线类型,实现了STATCOM的线性PWM控制及相角控制模式及其交流电流极限处理。给出了模型在牛顿潮流及连续潮流中的详细实现。通过IEEE-30及IEEE-300母线系统验证了该模型的有效性,并研究了STATCOM静态损耗、电流极限及控制模式对潮流解及静态电压稳定的影响。

高压大容量静止同步补偿器功率开关器件选用分析

在电力电子装置中,大功率开关器件很大程度上决定设备的技术经济指标。以南方电网35kV/±200Mvar链式静止同步补偿器(STATCOM)工程应用为背景,介绍了电子注入增强门极晶体管(IEGT)的基本结构、工作原理和性能特性分析,并与绝缘栅双极性晶体管(IGBT)与集成门极换向晶闸管(IGCT)的参数进行对比,阐述了基于IEGT的功率相模块结构及工作原理,并对其进行了试验验证。试验结果表明IEGT具有优越性,可作为高压大容量STATCOM功率开关器件的首选。所得结论经南方电网STATCOM实际工程应用验证,可供高压大容量STATCOM设计借鉴。

基于级联式电压源逆变器的静止同步补偿器直流电压控制策略

提出了一种基于级联式逆变器的静止同步补偿器直流电容电压控制策略。利用开关函数概念设计电压控制器,克服了非线性物理开关造成的仿真时间过长的问题,同时采用可消除谐波的调制方法将谐波失真控制到最小。仿真实验结果表明:该电压源逆变器的拓扑结构决定了该静止同步补偿器可以在无变压器的情况下运行;采用上述控制策略设计的电压控制器能够在扰动作用下迅速将直流电容电压和负载母线电压调节为稳态值。

矿用6kV大功率静止同步补偿器的研究

提出了应用于煤矿地面6 kV变电站的静止同步补偿器的设计方案,该补偿器采用H桥级联主电路结构,该结构能够使补偿器省去耦合变压器,通过连接电抗器直接并入电网。采用CPS-SPWM调制方式,能够在保证输出电压波形质量的前提下降低补偿器的开关频率。设计了基于正序检波器的p-q补偿电流检测法和前馈解耦控制策略的控制系统能快速、准确地对无功功率进行补偿。最后通过建立仿真模型验证补偿器设计方案的正确性和可行性。

阶梯波链式静止同步补偿器电容电压平衡控制

针对采用阶梯波调制方法的链式静止同步补偿器(STATCOM),分析阶梯波导通方式对链节直流电容电压的影响,推导出可以确保平衡控制方法稳定性的损耗差异电阻取值允许范围,分析4种常规电容电压平衡控制方法的稳定极限.提出3种电容电压平衡控制方法,分别为:基于导通方式选择的控制方法1;基于触发脉冲最优分配的控制方法2;结合方法1和方法2、基于电压误差预测的控制方法3.阐述3种方法的控制原理和实现方式,对比分析3种方法的控制能力、动稳态性能、适用范围、算法复杂度等性能指标.3种控制方法均不改变各个链节的导通角、调制比等参数,不需采集电流信号,与上层无功补偿算法无耦合关系,电压偏差修正时间短,可以改善装置输出波形的质量,不增加装置成本.三相链式STATCOM实验平台的实验结果表明,稳定性理论和平衡控制方法可行且有效.

矿井链式静止同步补偿器电流跟踪控制策略

针对弱电网条件下静止同步补偿器与电网间存在较强的相互影响,电网电压前馈控制策略因存在延时导致抗电网电压畸变效果不佳的问题,提出了一种考虑控制延时的矿井链式静止同步补偿器电流跟踪控制策略。该控制策略以传统的比例谐振控制策略为基础,在电网电压前馈环节中加入补偿环节,该补偿环节等于采样延时传递函数与控制延时传递函数乘积的倒数,采用麦克劳林展开式对补偿环节进行化简,可得到满足要求的补偿环节的近似表达式。加入补偿环节后的控制策略可以消除控制延时及电网电压畸变所造成的影响,使静止同步补偿器在电网电压谐波较大时仍可正常工作。仿真结果表明,该控制策略具有较强的抗电网电压扰动能力和良好的电流跟踪控制效果。

矿用6kV链式静止同步补偿器控制

根据目前煤矿6kV供电系统的特点,研究采用链式静止同步补偿器(STATCOM)对煤矿地面变电所6kV系统进行无功补偿的控制方法。建立了6级H桥串联构成的链式STATCOM的数学模型,提出了基于dq0坐标系的STATCOM的控制方法,以及基于平均电流校正的级联H桥电容均压控制方法。STATCOM中的电流采用直接电流控制方法进行控制。在仿真软件中建立STAT-COM模型,仿真结果验证了链式STATCOM控制方法的可行性和有效性。

35kV直挂链式静止同步补偿器的现场试验

介绍35 kV电压等级直挂链式静止同步补偿器(STATCOM)在浙江220 kV变电站的应用概况,对装置进行了现场试验,包括上电前试验、恒无功试验、电压无功综合控制试验和电压暂态跌落试验等,测试结果符合装置的性能指标要求,试验方法可供相关单位进行STATCOM调试及验收试验参考。

MMC-STATCOM的不平衡补偿分析及控制

基于模块化多电平的静止同步补偿器(MMC-STATCOM)在补偿不平衡负载时需要考虑装置组成器件的电流承受能力,为了衡量MMC-STATCOM的不平衡补偿能力,可以将桥臂电流最大值与待补偿负序电流幅值的比值来作为衡量标准,并且可经理论分析得出影响其补偿能力的关键因素。此外,针对MMC-STATCOM中存在的内部环流,其直流分量可在处理功率平衡和相间平衡控制时被加以利用,其二倍频分量则予以消除。电流控制策略基于准PR控制,可实现对待补偿电流的快速跟踪和对环流二倍频分量的实时抑制,然后通过电压前馈控制得到包含多谐振环的调制波方程。各子模块直流侧电压分三层控制,其中相间平衡控制可首先利用功率平衡来实施,然后再通过环流的直流分量进行修正。相关分析结果的正确性和控制策略的有效性在仿真实验中得到了验证。

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。

静止同步补偿器的控制器研制

介绍了一种以数字信号处理器(DSP)为核心的静止同步补偿器(STATCOM)的控制系统。给出了系统的硬件结构,根据STATCOM的基本原理,阐述了基于瞬时无功功率理论的控制策略。在系统动模实验中,通过3种不同的实验,结果表明了所给控制系统的有效性。

静止同步补偿器电压定向矢量控制仿真研究

本文针对静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)提出了一种电压定向矢量控制方法。首先根据STATCOM基本原理,推导出以空间电压矢量方向为d’轴,与之垂直的方向作为q’轴,并得到d’-q’坐标系与原坐标系的变换矩阵,将d-q坐标系下的电流变换到d’-q’坐标系下便可得到有功电流分量和无功电流分量。

静止同步补偿器在电能质量改善中的应用研究

本文在对STATCOM及其控制装置的原理进行介绍后,重点分析了STATCOM的工作原理,并对其四种PWM控制策略进行了深度分析和比较,提出了一种更适应于配电网无功补偿的控制策略。

基于MATLAB的静止同步补偿器的研究及设计

越来越多的已经电力用户要求电力部门提供优质电能和高可靠性供电,使得人们对于高的供电质量的关注程度日益增加。静止同步补偿器作为柔性交流输电系统的中的一件重要设备,能有效的解决电压波动与闪变、三相电压不平衡、电网谐波污染等电能质量问题,能够通过调节输电系统的电压、阻抗、相位角、功率、潮流等的灵活控制,提高电力系统的高度灵活性和安全稳定性。

世界容量最大的基于IGBT的静止同步补偿器正式投运

近日,国网江苏省电力有限公司500kV吴江变电站静止同步补偿器(STATCOM)接入系统功能试验全部完成(72h试运行结束),标志着这套世界容量最大的基于IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)的动态无功补偿装置正式投入运行。

世界容量最大的基于IGBT的静止同步补偿器正式投运

2018年12月4日,国网江苏省电力有限公司500 kV吴江变电站静止同步补偿器(STATCOM)按入系统功能试验全部完成(72 h试运行结束),标志着该套世界容量最大的基于IGBT的动态无功补偿装置正式投入运行。该项工程在500 kV吴江变电站220 kV设备区装设了三组±100 Mvar的STATCOM,总容量为300 Mvar,故障状态下最大输出容量可达450 Mvar。