链式静止同步补偿器的直流电容电压平衡控制

针对链式静止同步补偿器中直流电容电压平衡的问题,在分层控制架构的基础上,提出基于有功电压矢量叠加的平衡控制方法。上层通过解耦控制完成三相链接总的有功和无功控制;下层采用所提出的平衡控制,在上层输出的控制量上叠加一个与输出电流方向平行的有功电压矢量对同相链节间的有功进行分配,实现直流电容电压平衡控制。对直流电容电压平衡控制进行矢量分析,得到其稳定工作区域以及所提控制方法的物理意义和调控范围。研制了一台三相36个链节的物理样机,并在样机上进行了实验验证,证明了所提控制方法的有效性和可行性。

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。

H桥级联STATCOM直流电容电压平衡控制研究

H桥级联静止无功补偿器(STATCOM)具有结构简单、易模块化实现等众多优点,但直流电容电压难以实现平衡控制始终是限制其广泛应用的一个重要难题。从内在机理出发对现有的电容电压平衡控制方法进行归类分析,提出控制手段的整体评价方法,为实际系统中控制策略的选取提供理论依据。搭建实验样机并基于直接功率控制完成包含直流电容电压平衡的整体控制,实验结果验证了该控制方法的有效性。

链式STATCOM直流电容电压平衡控制

结合链式静止同步补偿器(STATCOM)的直流电容电压稳态数学模型,分析了H桥参数差异对直流电容电压平衡的影响;针对直流电容电压不平衡问题,提出了最优触发脉冲分配平衡控制,可解决H桥参数差异引起的电容电压不平衡问题,且在不影响功率器件开关频率和输出电压波形的前提下使直流电容电压快速趋于平衡,从而提高了链式STATCOM输出性能和系统可靠性。阐述了最优脉冲分配平衡控制原理和特点,研制了380 V、±10 kvar链式静止同步补偿器的物理样机,并进行了实验验证,结果验证所提出的直流电容电压平衡控制的可行性和有效性。

基于分层控制的级联H桥型APF直流电容电压平衡控制策略

直流侧电容电压均衡一直是级联H桥型变流器拓扑研究很重要的一方面,也是装置安全可靠运行的关键技术。在分层控制的架构上,提出了改进的有功电压矢量叠加法。上下层分别叠加有功直流分量和有功电压矢量,最终对单链节吸收的瞬时有功功率进行调节来实现直流侧电压平衡。仿真结果表明,采用上述的控制方法,直流侧电压不平衡问题得到了很好的改善,且具有良好的动态响应特性。

链式STATCOM的直流电容电压平衡控制的研究

针对链式静止同步补偿器(STATCOM)的直流电容电压不平衡问题,提出了最优触发脉冲分配平衡控制,可解决H桥参数差异引起的电容电压不平衡问题,且在不影响功率器件开关频率和输出电压波形的前提下,可使直流电容电压快速趋于平衡,从而提高链式STATCOM的输出性能和系统可靠性。阐述了最优脉冲分配平衡控制原理和特点,并研制了380V,±10 kvar链式STATCOM的物理样机并进行了实验验证,结果证明了所提直流电容电压平衡控制的可行性和有效性。

基于链式逆变器的大容量STATCOM的直流电压平衡控制(英文)

结合50 MVA STATCOM的研制,建立了基于链式逆变器的STATCOM直流电容电压稳态数学模型,揭示了电容电压不平衡现象产生的机理,分析了控制直流电压平衡的手段,提出了一种基于直流母线能量交换的直流电压平衡控制方法。分析了基于交流电源母线能量交换的直流电容电压平衡控制方法的原理,提出了最大(或最小)电容电压跟踪的平衡控制方法,并在50 MVA STATCOM的PSCAD模型和±18 kvar STATCOM的实验模型上进行了仿真研究。仿真和实验结果验证了稳态模型以及所提出的控制方法的正确性和可行性。

基于载波移相PWM控制策略的±200MVA级链式STATCOM的直流电容电压控制方法

本文详细描述了载波移相PWM控制策略,给出了基于载波移相PWM的直流电容电压平衡控制方法,使其适应南方电网±200MVA链式STATCOM的性能要求。

自同步电压源永磁直驱风电机组的直流电压同步机制及其统一控制结构

新型电力系统呈现出新能源高比例渗透和电力电子装置高比例接入的“双高”特点,电压源控制是提高“双高”电网下风电机组并网稳定运行的有效方法。基于并网变换器直流电压同步并网的控制方法可有效实现永磁直驱风电机组的自同步电压源控制,但该控制方法下存在直流电压无法维持在设定值的问题。为解决上述问题,提出一种新型直流电压同步控制方法,在电网频率变化时控制直流电压始终维持在设定值,且使同步控制器的输出频率保留实时映射电网频率变化的特点。详细阐明了所提控制方法的同步机制,揭示了其与现有2种直流电压同步控制方法之间的本质联系与区别;在此基础上,提出上述3种直流电压同步控制方法的统一控制结构,并利用频域分析法对3种同步控制方法的动态特性、抗扰性以及阻尼特性进行了对比分析。搭建了2 MW永磁直驱风电机组的仿真模型和硬件在环实验平台,仿真和实验结果表明,所提的直流电压同步控制方法在直流电压维持恒定的前提下,同步频率可以准确实时映射电网频率变化,且扰动项对同步频率的影响不超过0.5%。

链式STATCOM直流电容电压分布式控制

本文研究了一种链式静止同步补偿器(STATCOM)直流电压分布式控制方案,主链节直流电压由中央控制器控制,从链节直流电压由本链节控制器控制。该方案只需将主链节直流电压上传至中央控制器,并且中央控制器下传给各链节的调制波均相同,因此可以简化通信系统设计。当链节数改变时,中央控制算法几乎不需改变,便于链节扩展。但链节之间未交换直流电压信息导致直流电压控制调节量之和不为零,从而引起各从链节直流电压控制算法的相互耦合,这种耦合作用会恶化系统动态性能,甚至可能引起不稳定。分析指出在主链节直流电压闭环控制作用下,这种耦合作用会被抑制。通过揭示直流电压控制调节量和链节损耗差异间的定量关系,证明了各从链节直流电压控制算法可以独立运行,仿真结果验证了该定量关系的正确性。一台三H-桥七电平链式STATCOM的实验结果验证了分布式控制方案的有效性。

直流电容电压自平衡的新型五电平NPC变流器空间矢量调制策略

针对五电平中点钳位(Neutral Point Clamped,NPC)变流器直流电容电压平衡问题,分析了五电平NPC变流器空间矢量调制中各开关矢量对直流电容电压平衡的影响,阐述了分调制比区域实现五电平NPC变流器空间矢量调制的控制思想,提出了一种新型直流电容电压自平衡的五电平NPC变流器空间矢量调制策略。该策略将空间矢量图按调制比分区,在低调制比区域(mSV≤0.5),采用目标函数与参考电压分解相结合的方法,在高调制比区域(mSV>0.5),采用平衡矢量优化选择法(Optimized Balancing Vectors Selection,OBVS),分别实现了直流电容电压自平衡的五电平空间矢量调制。仿真和实验表明本文提出的新型调制策略兼具直流电容电压平衡控制功能,计算量小,实现简单,控制效果好。

并联型电力有源滤波器直流电容电压控制的研究

对并联型电力有源滤波器直流电容平均电压与纹波电压的变化规律进行了研究 ,分析了直流电容平均电压与纹波电压对并联型电力有源滤波器性能的影响 ,在此基础上 ,提出了相应的直流电容平均电压与纹波电压的一种控制方法 。

并网型级联H桥变换器直流电压平衡和功率均衡控制策略

通过建立级联型H桥变换器的数学模型,详细分析了各个H桥之间直流侧电压、传输功率产生不平衡的原因和机理,并提出了一种新的基于调制波矢量重构技术的电压平衡和功率均衡控制策略。该方法在传统级联型H桥变换器双闭环控制以及直流电压平衡控制的基础上,通过引入调制波矢量误差分量对初始调制波矢量进行重构,不仅保证了直流侧电压平衡,而且能够使得各个H桥之间有功功率按需分配、无功功率等量分配。同时,基于线性调制理论,所提方法与直接修改调制比的电压平衡方法相比具有更宽的约束范围,能适用于更大负载不平衡度工况;MATLAB/Simulink仿真验证了所提控制策略的正确性与有效性。

三角形级联固态变压器的多直流电压平衡控制

级联固态变压器可以直接接入高压配电网,但其存在的直流电压不平衡和功率不均衡问题,将严重影响装置可靠运行。针对三角形级联固态变压器提出了一种多直流电压平衡控制方法,并在建立装置的平均功率模型的基础上,对比分析了其在不同控制方法下的相内和相间功率特性。所提出的方法在满足直流电压平衡和功率均衡调节的同时消除了传统方法中直流变换环节的电流传感器。通过仿真和实验对所提方法的有效性进行了验证,结果表明该方法大幅简化了控制系统,并给装置带来了更好的不平衡无功补偿能力。

基于六脉波电压源逆变器的SSSC直流电容电压控制机理

对一个包含静止同步串联补偿器(SSSC)的纯感性线路的三相系统,计算了基于六脉波电压源逆变器(VSI)的SSSC在感性、容性补偿方式下一周期内的交、直流侧电流及直流电容电压;结合PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真,全面分析了电流对直流电容充放电的影响、开关器件导通周期。计算、仿真及分析结果表明当SSSC注入的串联可控电压与线路电流正交时,电容电流对电容的充放电不起作用,SSSC与系统间仅交换无功;当不完全正交时,电容电流影响电容的充放电,SSSC与系统间不仅交换无功,亦交换有功。

基于模式切换的固态变压器多直流电压平衡控制方法

能源互联网通过固态变压器整合分布式可再生能源,但是容易出现不同H桥模块间电压失衡、直流变换效率低以及能耗高的问题,因此,研究基于模式切换的固态变压器多直流电压平衡控制方法。依据直流变换器运行原理,分析移相控制模式和梯形电流控制模式,进行模式切换;分析固态变压器中负责能量传递的双移相桥隔离型双向直流变换器损耗分布情况,为直流变换器效率优化提供分析依据;通过移相控制模式和梯形电流控制模式间的合理切换控制,提高直流变换器效率,实现固态变压器中双向直流变换器全功率范围内的损耗最佳控制;在此基础上,通过空间矢量脉宽调制SVPWM(space vector pulse width modulation)算法,解决变压器的模块级联H桥型固态变压器出现不同H桥模块间的均压问题,实现变压器多直流电压的平衡控制。结果表明,该方法对固态变压器多直流电压平衡后,固态变压器AC/DC的3H桥电容电压达到了平衡状态,直流母线端口电压以及低压直流端口电压稳定,达到平衡状态。

基于附加调制电压的链式逆变器直流电压平衡控制

首先推导了稳态情况下链式逆变器各子模块直流电容电压变化量与附加调制电压的数学关系式,揭示了基于附加调制电压的直流电压平衡控制策略的控制原理,并指出了其三种控制方式,对其控制复杂度、解耦特性、调节能力进行了分析。基于无功电流分量定向的附加调制电压的控制方式,分析了控制参数与均压效果的定量关系,给出了链式逆变器子模块直流电压均衡控制策略及控制参数的设计思路。最后,采用PSCAD/EMTDC建立了仿真模型,仿真结果表明了相关分析的正确性。

基于改进阶梯波调制的链式STATCOM直流电容电压平衡策略

研究采用阶梯波调制的链式STATCOM直流侧电容电压不平衡问题。介绍阶梯波调制法和电流间接控制的基本原理,分析导通角与电容电压变化关系。提出了基于改进阶梯波调制法的电容电压平衡策略,使电容电压大于平均电压的链节电压上升区间宽度减小,电容电压小于平均电压的链节电压上升区间的宽度增大,从而向平均电压逼近。基于5个链节仿真模型的仿真实验和基于12个链节实验装置的物理实验证明了该方法的可行性和有效性。

链式STATCOM直流电容电压均衡控制策略

针对链式STATCOM直流侧电容电压不平衡问题,从功率的角度分析了基于电压矢量叠加原理的电容电压均衡控制策略,提出了一种基于比例积分控制器的矢量叠加方法,从控制系统上将链式STATCOM分为上层功率控制、相间电容电压均衡控制和同相模块间电容电压均衡控制;再从原理上消除了直流电容电压稳态误差,使得各链节直流电容电压不仅稳定,而且相等;最后在Matlab/Simulink环境中建立了链式STATCOM三层控制系统模型,并进行了仿真。仿真结果证明了直流电容电压均衡控制策略及三层控制系统模型的正确性及可行性。

计及不平衡功率最优分配的直流电压斜率控制策略研究

针对多端直流输电(multi-terminal HVDC transmission,MTDC)系统中负荷变化引起功率分配不平衡问题,该文提出计及不平衡功率最优分配(optimal unbalanced power allocation,OUPA)的直流电压斜率控制策略,采用包含处理层和执行层的分层控制方式。通过处理层建立OUPA数学模型,该数学模型以产生不平衡功率后额外产生的发电费用最小为目标函数,以线路容量、发电机容量、换流站容量及功率平衡为限制约束,应用拉格朗日乘子法求解模型最优解,通过执行层实现OUPA。在Matlab/Simulink平台搭建5端电压源型变换器MTDC仿真模型,分别对MTDC系统在正常工作、某一端换流站功率发生突变、某一端换流站退出运行等3种工况进行仿真。结果表明,该方法在非故障工况下的发电费用显著降低,在故障工况下直流电压保持稳定,功率平衡,控制结构简单,鲁棒性强,易于实现。