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。

基于电压冗余状态的链式STATCOM直流侧电容电压平衡控制策略

分析了链式STATCOM电流和开关状态对直流侧电压的影响,当变流器电流I>0、模块输出电压为正时,直流电容充电,电压升高;当模块输出电压为负时,直流电容放电,电压降低;当电流I<0时情况相反。在此基础上,提出了一种新的基于交换冗余开关状态的直流侧电压平衡控制策略,将阀组内直流侧电压高的模块的开关状态向直流侧电压降低的开关状态交换,同时把直流侧电压低的模块的开关状态向直流侧电压升高的开关状态交换,改变电容的充放电时间,维持直流侧电压的平衡。所提控制策略易于实现,简单可行,仿真实验结果证明其能很好地维持直流侧电压平衡。

基于直流侧电容电压弱控制策略的UPFC二阶段控制器设计

在分析常用直流侧电容电压控制方法的基础上,确定了直流侧电容电压强控制的概念,并相应地提出了直流侧电容电压弱控制策略。该策略能够利用UPFC直流侧电容吸收部分暂态能量,从而加速故障后线路上潮流稳定过程。基于直流侧电容电压弱控制的概念,结合线性最优控制方法,给出了相应的弱-强二阶段控制器设计实例及仿真结果。仿真实验表明,在系统发生三相对称短路故障时,该控制策略能够迅速地稳定被控线路的潮流和UPFC接入点的母线电压。该文提出的直流侧电容电压弱控制方式可与任一成熟的UPFC控制策略共同工作,以达到进一步改善控制效果的目的。

链式STATCOM直流侧电容电压控制策略研究

链式结构的STATCOM以其损耗小、效率高、输出电压谐波含量少、易于模块化等优点,被广泛应用于各类STATCOM样机及工程中。然而这种结构的STATCOM存在直流侧电容电压不平衡的问题,严重时可能导致STATCOM装置无法正常工作。针对这一突出问题展开研究,分析了各种可能影响到直流侧电容电压不平衡的因素,认为并联损耗、混合损耗和脉冲延时是主要的影响因素。从能量平衡角度归纳了4种常见控制策略,从控制变量角度归纳了3种常见控制策略,最后介绍了1种便于软件实现的新型直流侧电容电压不平衡控制策略,并给出了相关推荐意见。这些可为STATCOM工程设计者提供参考。

多电平逆变器直流侧电容电压的平衡与控制

多电平逆变器能产生多阶梯、低失真电压波形 ,特别适合于大功率高电压场合。二极管箝位式多电平逆变器 ( DCMLI)因无需独立的直流电源来维持每级电压而备受青睐。但该逆变器存在直流侧电容电压的不平衡问题 ,因而未能在有功功率变换中得到广泛应用。针对这一问题 ,文中提出一种适用于 n电平 DCMLI的电容电压动态平衡控制算法 ,该算法基于空间矢量 PWM( SVPWM)法 ,用电容电压偏差值与各冗余开关状态下的电容电流预测值的乘积作为衡量电容电压偏离其平衡基准值程度大小的准则 ,通过选取使电容电压偏离程度最小的冗余开关状态来维持电容电压平衡并产生所期望的输出电压波形 ,但同时要舍去某些导致电容电压本质不平衡的特殊空间矢量。以5电平 DCMLI为例 ,仿真验证了该算法的有效性。

五电平逆变器直流侧电容电压的平衡与控制

多电平逆变器能产生多阶梯、低失真电压波形,特别适合于大功率高电压场合。而二极管箝位式多电平逆变器(DCMLI)因无需独立的直流电源来维持每级电压而备受人们青睐。然而,该逆变器存在直流侧电容电压的不平衡问题,因而还未能在有功功率变换中得到广泛应用。针对这一问题,本文提出一种电容电压动态平衡控制算法。该算法基于空间矢量脉宽调制法(SVPWM),通过选取合适的冗余开关状态,控制电容电流,从而达到控制电容电压的平衡目的。仿真验证了该算法的有效性。

二极管箝位式多电平逆变器直流侧电容电压不平衡机理的研究

多电平逆变器能产生多阶梯、低失真电压波形,特别适合于大功率高电压场合。其中二极管箝位式多电平逆变器(DCMLI)因无需独立的直流电源来维持每级电压而备受关注。但由于该逆变器存在直流侧电容电压的不平衡问题,因而还未能在有功功率变换中得到广泛应用。文中采用空间矢量法研究了负载功率因数对二极管箝位式多电平逆变器(DCMLI)直流侧电容电压不平衡的影响,建立了功率因数与电容电流之间的数学关系。利用DCMLI的电容电流模型计算出了各开关状态下的电容电流大小和方向,并引入不平衡空间矢量的概念,从而揭示了产生DCMLI电容电压不平衡的机理。认为只有舍去不平衡矢量,才能通过选择合适的冗余开关状态使DCMLI电容电压达到平衡。仿真验证了结论的正确性。

级联H桥SVG直流侧电容电压平衡控制

文章针对级联型静止无功发生器(SVG)直流侧电容电压平衡控制的问题,对插入额外电压和调制电压叠加分量2种方法之间内在联系进行详细理论分析,将2种方法相结合并在此基础上加以改进,提出了一种可实现级联H桥SVG中各相桥间电容电压独立平衡控制的简化叠加有功分量方法。该方法无需外加设备,通过引入锁相得到的相位信息代替SVG输出电流加以简化,将控制额外电压作为有功分量叠加到调制电压上,以实现直流侧电容电压的独立平衡控制,有效地提高了SVG的稳定性能,仿真结果验证了该方法的可行性。

引起三级电压源逆变器直流侧电容电压变化的原因

利用作者早先提出的一种开关函数正负半波分解的方法 ,分析了三级电压源逆变器直流侧电容电压在电网对称及不对称条件下 ,电容电压的变化与开关函数间的关系 ,并得出引起直流侧电容电压变化的根本原因是与开关函数基频同相位的偶次余弦电流分量。

两种均衡三级电压源逆变器直流侧电容电压控制方法及其比较

提出了两种均衡三级电压源逆变器直流侧电容电压控制方法 ,并进行比较 ,认为开关函数正负半波采用不同的移相角的控制方法与采用不同的调制系数的控制方法 ,都可以达到均衡三级电压源逆变器直流侧电容电压的目的 ,且后者更为可靠。

链式静止同步补偿器直流侧电容电压平衡控制

针对链式静止同步补偿器(STATCOM)直流侧电容电压平衡问题,建立了链式STATCOM的单相等效数学模型,在分层控制架构的基础上,提出相邻电感均衡能量来控制其各模块直流侧电容电压平衡。上层通过前馈解耦控制实现系统总的有功和无功控制;下层采用所提出的控制方法,以电感作为中间储能单元转移电压高的直流侧电容能量来控制直流侧电压大小;最后给出了相邻电感均衡能量控制具体的实现方法。仿真与试验结果表明,方法可以有效地稳定链式STATCOM直流侧电容电压,具有精度高、速度快、控制方法简单等特点。

三电平逆变器直流侧电容电压平衡问题

针对中性点接地的单相二极管钳位型三电平变换器在非理想条件下直流侧分压电容容值不相等,电容电压不平衡问题,分析了电容电压不平衡产生的机理。在三电平有源中点钳位变换器的基础上辅以悬浮电容,2个直流侧分压电容与悬浮电容在高频脉宽调制下交替形成双向导通回路。该控制方法有效地保持了直流侧电容电压平衡和悬浮电容电压的稳定,大幅减小所需直流电容的容值,同时悬浮电容为内管提供有效的钳位电路。仿真和实验结果表明,该电容电压平衡控制方法有效。

LCL型1140V级联STATCOM直流侧电容电压平衡控制策略

针对电网电压不平衡的情况,提出了一种LCL型级联STATCOM直流侧电容电压分级控制策略,采用正序电流控制了总体直流侧电容电压平衡、负序电流实现了各相间直流侧电容电压平衡控制、上下平移每个功率单元的调制波实现了相内直流侧电容电压平衡控制。该方法中各级控制之间没有参数耦合,既有联系又不互相干扰,且稳定性高,动态性能好。最后,通过MATLAB/Simulink仿真进行了验证。

并联型电力有源滤波器的直流侧电压控制和补偿电流反馈控制

提出了一种基于直流侧电容电压控制和补偿电流反馈控制的电力有源滤波器新型控制算法。将周期离散控制技术和数字锁相环技术应用于直流侧电容电压的控制,通过非线性平均电流补偿技术计算出下一个工频周期内补偿电流的校正值实现了补偿电流反馈控制。该算法避免了复杂的谐波电流计算,提高了运算速度,能够跟踪并补偿频繁变化的负荷谐波。数值仿真计算和动模实验结果证实了该算法的有效性。

阶梯波调制法链式STATCOM直流电容电压平衡控制

为提高采用阶梯波调制法的链式静止同步补偿器(STATCOM)输出电压和输出电流的波形质量,提出一种直流侧电容电压平衡控制策略。分析导通方式、工作模式和电容电压变化量的关系,总结出链节的四种工作区间(A、B、C、D)及各个区间导通角与电压变化量的数值关系。根据单个采样点电容电压的排序结果在各个区间选择导通方式,使电压越高的链节在A和D区间电压上升程度越小,在B和C区间电压下降程度越大,从而将电容电压向平均值调整,在调整过程中不改变各个链节的导通角、调制比等参数。为避免锁相环误差引起的工作模式判断不准确问题,根据两个相邻采样点电容电压大小和变化量判断装置的工作模式(容性、感性)。三相11电平链式STATCOM的实验结果验证了控制策略的可行性和有效性。

DSTATCOM直流侧电压简易模糊PI控制研究

直流侧电容电压的稳定是配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)能够正常工作的前提条件。针对传统控制方法在直流侧电压建立过程中存在较大超调量和启动电流涌流的问题,从浮动调节直流侧电压参考值角度出发,设计一种简易模糊PI控制器,实现了DSTATCOM的阶梯渐变式无超调升压。该新型方法既解决了传统常规PI控制器对模型精确性要求较高、易引起超调和抗干扰能力差的问题,又有效地减少了一般模糊控制带来的时间延迟。对所提出的简易模糊PI控制策略进行MATLAB仿真,并制作一台容量为10k VA的DSTATCOM实验样机,通过仿真和实验验证了该新型直流侧电压控制策略的有效性和可行性。

并联型有源电力滤波器直流电容电压的控制

控制有源电力滤波器(APF)直流侧电压为适当值是保证其具有良好补偿性能的一个重要因素,以并联型有源电力滤波器交流和直流侧瞬时功率平衡为基础,对并联型有源电力滤波器直流电容平均电压与脉动电压的变化规律进行研究,分析了它们对并联型有源电力滤波器性能的影响。为了克服这种影响,提出了在补偿电流中注入基波有功电流和增大直流侧电容量控制直流电压稳定的一种方法。仿真结果验证了所提出方法的正确性和有效性。

并联APF直流侧电压选择新方法

分析了并联有源电力滤波器(SAPF)直流侧电容电压选择的重要性,在基于矢量分析的直流侧电容电压选取方法的基础上,考虑SAPF输出电感的特性,计算出新的电容电压值,并通过Matlab仿真软件进行了仿真,通过对比验证了其良好的补偿特性。

三相静止无功发生器并网抑制冲击及直流侧纹波的控制算法策略

针对三相电压型的静止无功发生器(static var generator,SVG)并入电网时,直流侧电压存在着启动瞬时超调量过大,造成电容电抗等器件损害和保护装置的动作误差。在传统预充电阻+PI控制基础之上,直流侧电压采用一种Bang-Bang和模糊PI组合的控制算法,并运用了模糊规则多模切换控制器去确定阈值的切换值,最后在软件MATLAB/Simulink及实验样机(60 kVA)上进行分析与验证。发现直流侧的电容电压从零上升到期望值的静差率和超调量变小、且稳定后的纹波波动率也减小。结果表明了该组合控制算法优于传统预充电阻+PI控制策略的优点,具有良好的工程应用价值前景。

三电平变换器中点电压平衡问题的研究

为了全面分析中点电位平衡问题,建立了一个三电平变换器的数学模型,分析了三电平变换器中点电位不平衡的原因,详细地讨论了空间矢量控制方法中不同矢量对中点电位的影响。最后,实验研究了一种基于检测直流侧中点电流的方向和直流侧电容电压的大小,来平衡中点电位的滞环控制方法。实验结果验证了该滞环控制方法平衡中点电位的有效性。