电网电压跌落下基于零序电压注入的星形级联H桥STATCOM相间直流电压均衡控制策略

星形级联H桥STATCOM通常采用零序电压注入的方式实现相间直流电压均衡。不同于负序电流注入,基于零序电压注入的相间直流电压均衡控制在三相三线系统中不会产生零序电流,有利于系统的电能质量。在传统的控制算法中,零序电压通过不平衡的有功功率与电流计算得出。控制算法包含大量的复杂运算与矩阵运算,需要消耗控制器大量的资源,不利于系统设计与扩展。不仅如此,为了提高电网电压不平衡下的动态性能,在前馈控制中引入正负序分离,增加控制算法的复杂度。为了简化控制算法,该文提出采用PI调节器线性调节零序电压在dq坐标系上的直流分量。同时,通过理论分析,发现前馈控制中的零序电压与电网零序电压相等,故可去除正负序分离,进一步简化算法。最后,搭建400V/7.5kvar的星形级联H桥STATCOM样机验证所提出的控制算法。

基于功率转移的混合级联电压均衡控制策略

传统星形级联H桥(CHB)静止同步补偿器(STATCOM)补偿负序电流时会产生不平衡三相有功功率,造成相间直流电压不均衡。通常只能通过注入零序电压重新分配三相有功功率,来实现相间直流电压均衡。然而,零序电压注入将极大地增加STATCOM的输出电压,限制了负序电流补偿范围。以混合级联型STATCOM为研究对象,给出一种通过共直流母线单元来转移相间不平衡有功功率的方法,并以此提出相间均压控制策略。最后,在7.5 kvar的混合级联型STATCOM实验平台验证所提相间均压控制策略的可行性。

电网不平衡下星形级联STATCOM负序电压控制

电网电压不平衡下,星形级联H桥静止同步补偿器(STATCOM)三相有功功率分配不相等,造成三相相间直流电压不均衡,影响系统稳定工作。基于负序电压注入的相间直流电压均衡控制具有功率调节能力强的优点,可使系统在电网电压严重不平衡的情况下正常工作。为提高电网不平衡下相间直流电压的动态性能,通常采用基于负序电压注入的前馈控制。传统前馈控制算法建立在三相静止a,b,c坐标系上,引入了大量的反三角函数和开根号运算,极其复杂。不仅如此,忽略了正序电流控制环与负序电压的关系,致使前馈控制输出的负序电压不够精确。这里提出一种新的前馈控制算法,该算法建立在两相旋转d,q坐标系上,由直流形式表示。同时,还考虑正序电流控制环与负序电压的关系,故所提前馈控制算法准确且简单易行。最后,搭建400 V/±5 kvar的星形级联H桥STATCOM样机验证所提方法的可行性与有效性。

一种基于方波注入的星形级联静止同步补偿器的负序电流补偿策略

星形级联H桥静止同步补偿器(SCHB STATCOM)补偿负序电流时会产生三相不平衡有功功率,造成相间直流电压不均衡。为了实现相间直流电压均衡,通常需注入零序电压以重新分配三相有功功率。然而,传统的零序电压注入算法普遍基于有功功率的代数模型,方程组求解复杂且无法直观地表明零序电压的产生机理。此外,零序电压的注入将极大地增加STATCOM的输出电压,限制了负序电流的补偿范围。该文借助几何分析方法,构造零序电压相量在三相电流方向上的投影三角形,推导零序电压相量与该三角形外心的几何关系,揭示零序电压的产生机理,从而提出一种新的零序电压计算方法。在此基础上,进一步将零序电压以方波形式注入,提高了STATCOM的直流电压利用率,从而拓宽了负序电流补偿范围。最后,分别在SCHB STATCOM结构10kV/±1Mvar仿真和400V/±7.5kvar实验平台验证该文提出的零序电压注入算法的可行性。