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。

三相电压源逆变器直流侧支撑电容的电压脉动分析与设计

分析了三相逆变器在正弦脉冲宽度调制(SPWM)、3次谐波注入与典型空间矢量调制(SVPWM)几种情况下直流母线输入电流的成分,对于平衡线性负载而言,指出了母线输入电流中的谐波频率仅处于开关频率、开关频率的倍频及其各自的边带,进而得出了直流侧支撑电容在一个开关周期中不同时间段的电压脉动表达式。依据电容电压脉动表达式,提出了一种适用于常用调制方式的支撑电容设计原则。仿真与实验结果表明根据该设计原则可以达到很小的输出电压波形畸变率,表明了文中分析和设计的正确性。

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。

基于数控电容的PWM整流器直流侧电压改善研究

在电压型PWM整流器的控制中,广泛采用在同步旋转坐标系下的直接电流控制方法和双闭环控制结构,基于PSCAD软件建立了其仿真模型。PWM整流器中直流侧电容的设计取值对电压环的控制性能有重要影响。综合考虑直流侧电压跟随性能和纹波要求,基于软件仿真验证确定了电容取值在较小范围。提出了在直流侧采用数控电容与传统电容器并联替代传统单一电容器的方法,使得电容值在线可调,该方法对于实现PWM整流器直流侧电压的灵活、精细控制有一定实用价值。

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。

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。

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。

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。

多电平换流器直流侧电容电压模糊控制技术

提出一种基于模糊理论的多电平脉宽调制换流器直流侧电容电压控制技术。通过控制直流侧与各个电容相应的开关器件开关动作的不同组合，使电容间电压稳定均衡，并得到多电平阶梯波输出电压，大大降低了换流器的谐波分量、纹波输出及对系统的冲击。最后给出了基于系统的数字仿真结果。

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。

级联多电平STATCOM直流侧电容电压稳定性分析

针对级联多电平静止同步补偿器(STATCOM)各独立直流侧电容电压易失衡的问题,为保证STATCOM中各级联单元电容电压的稳定性,提出了一种直流侧电容电压检测与控制方法。首先,分析了电网无功功率交换对直流侧电容电压的影响。然后,基于能量平衡原理,建立了级联多电平STATCOM能量平衡模型同时采用PI闭环控制方法以解决滤波电路的延时问题,并进行了稳定性分析。最后,搭建了多电平级联STATCOM实验样机,并进行了实验研究。研究结果表明:该控制系统和方法可以保证直流侧电容电压的稳定性;积分时间常数T_(di)对系统稳定性的影响较大,与理论分析结果相符。

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。

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。

交流侧接地故障对直流配电网电压平衡影响

针对直流配网中换流器交流出口处的单相接地故障,对故障下直流侧正负极电容电压的响应进行了推导,并给出了故障下单个换流站的零序等效电路。对故障消除后直流正负极电压的恢复过程进行了分析。分别从在故障下消除直流正负极电容电压的工频共模波动和在故障消除后直流正负极电压的快速恢复2个角度对电容中点接地电阻的取值进行了讨论。提出了电容中点接地电阻的取值依据。最后通过PSCAD/EMTDC仿真软件进行了直流配网系统故障仿真,对结论进行了验证。

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。

减小电容容值的H桥级联型STATCOM电容取值分析与直流电压控制

减小电容容值的H桥级联型静止同步补偿器(cascade H-bridgestatic synchronous compensator,CHB-STATCOM)采用薄膜电容可提升装置可靠性,但容值减小会对直流侧电压峰值和波动量、装置输出感性电流范围造成影响,且调制标幺方式和直流侧电压控制目标与传统STATCOM不同,为此,对减小电容容值的级联型STATCOM电容取值进行分析并建立一种直流电压控制方案。推导直流侧电容容值与电容电压的解析关系,以调制输出范围为约束条件,电容峰值电压一定时,求得电容取值与直流侧电压波动量、STATCOM输出感性电流范围的关系,并进行分析。推导功率单元电容电压与其瞬时功率的关系,对比不同被控量下控制系统数学模型,选取直流电压控制的被控量,建立直流电压的三级控制方案。仿真及实验结果验证了电容取值分析与控制方案的有效性。研究结果可为减小电容容值的级联型STATCOM电容取值提供理论参考,可满足电容电压的控制要求。