基于链式逆变器的50MVA静止同步补偿器的直流电压平衡控制

结合 50MVA 静止同步补偿器的研制,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 50MVA STATCOM 的PSCAD 模型上进行了仿真研究及在±18kvar 物理模拟装置上进行了实验。仿真结果及实验结果验证了稳态模型以及所提控制方法的正确性和可行性。

基于集成门极换向晶闸管与链式逆变器的±50Mvar静止同步补偿器

基于集成门极换向晶闸管(integrated gate commutated thyristor,IGCT)和链式逆变器的±50Mvar静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)已研制完成并投入工业运行。文中给出了±50Mvar STATCOM的主电路构成及主要参数、150Hz优化脉宽调制(pulse width modulation,PWM)控制策略、直流电压平衡控制策略及自平衡反馈线性化无功控制策略,并给出了现场的试验结果。试验结果表明±50Mvar STATCOM装置的各项性能指标都达到了预期目标。

链式逆变器低开关频率的双波段研究

多电平逆变器是一种用多个直流电压电平来合成所需要的交流电压波形的电力电子装置。在研制这种多电平逆变器时,一个关键的问题就是如何来产生开关角度,并以此来生成基波电压且不产生特定的低次谐波。本文首先从数学的角度分析和推导了阶梯调制特定消谐方程组的模型。为了获得很宽的调制比,本文在吸收了梯形调制的在高调制比范围内连续调制优点的基础上,又提出了一种新的调制模式(模式B),并对这两种波段(Pattern A和B)采用同伦算法进行了求解。实验的结果证明了这种双波段调制模式的正确性。

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。

高压链式逆变器输出滤波器优化设计

铁路配电所电能质量治理装置采用高压链式逆变器完成DC/AC变换,通过功率单元级联实现交流高压输出,但输出电压中含有大量高次谐波。为了降低输出的高次谐波含量,提高电能质量治理效果,文章对载波移相调制(CPS-PWM)下高压链式逆变器输出电压中的基波以及各次谐波进行分析。根据理论分析确定LC低通滤波的截止频率,同时考虑输出阻抗、空载损耗以及不同负荷下系统稳定性,提出滤波器优化设计方法。并通过研制的拟用于电气化铁路配电所的10k V 2MVA高压逆变器进行实验,对理论分析进行验证,试验结果证明优化设计方案是可行的,达到了提高输出电能质量的效果。

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。

采用IGCT链式逆变器的50MVA STATCOM

基于链式逆变器的静止无功发生器(STATCOM)具有比基于变压器多重化逆变器的STATCOM更多的优点。文中介绍了50MVASTATCOM的主要作用及技术指标,给出了基于集成门木及换相晶闸管(IGCT)链式逆变器的主电路50MVASTATCOM的构成、基于谐波优化的脉宽调制(PWM)控制策略。装置的满载出厂试验采用等价额定工况运行试验,文中给出了等价额定工况运行试验的原理以及试验结果。试验结果表明,链节设计达到了链式STATCOM技术标准的要求。

一种应用于铁路配电所供电的高压链式逆变器及其控制策略研究

为解决电源薄弱地区铁路配电所供电困难的问题,文章提出利用高压链式逆变器将电能质量较差的铁路牵引供电转化为符合电能质量要求的10 kV电源。高压逆变器通过功率单元级联实现交流高压的输出,并且通过LC滤波器滤除输出电压中高频分量,此外,考虑不平衡负载以及配电所380 V供电在逆变器输出端配置Δ/Υ降压变压器。文章采用负载电流前馈的电压电流双闭环控制策略实现交流输出电压的控制。最后通过搭建的10 kV 2 MVA高压逆变器对理论分析进行验证,试验结果表明装置输出电压稳定且电能质量高,能够满足铁路配电所供电的需求。

一种新型高压链式逆变器测试系统

高压链式逆变器可以完成高压下DC/AC变换,对相位、谐波进行治理,将电能质量较差的电源转换成符合电能质量要求的10kV电源,从而满足配电所的用电需求。本文提出一种新型高压链式逆变器测试系统,通过有功环流方式对高压逆变器进行测试,并且还可以通过模拟电网电压波动以及不同短路阻抗对装置整流部分进行完整测试,此外还可以对运行时产生的无功电流和谐波电流进行补偿,从而优化电能质量。

基于变压器隔离型链式逆变器的D-STATCOM及其控制

为了克服传统配电静止无功补偿器(D-STATCOM)主电路拓扑结构存在的缺陷,提出了一种新型主电路拓扑结构——基于变压器隔离型链式逆变器的主电路拓扑结构。进行了基于载波移相空间矢量脉冲宽度调制(SVM)脉冲控制策略的仿真研究。在三相直流电容共用情况下,给出了不平衡负荷补偿的控制算法。基于以上原理的±10kvarD-STATCOM的实验结果表明了所提主电路结构的有效性及不平衡负荷补偿控制方法的正确性和实用性。

三角形连接的链式H桥并网逆变器相间直流侧电压平衡控制

三角形连接的链式H桥逆变器对于配合大容量可再生能源及储能的并网具有很好的应用前景。但链式结构中相互独立的直流侧各自并联有参数不一致的负载或电源,造成了直流侧电压不平衡的问题,严重制约了装置的可靠运行。在电网不平衡的条件下,分别使用零序电流注入和分相控制法分析了三角形连接中各单相功率模型,并比较了两种方法的优缺点。通过提出一种零序和负序电流混合注入的分相控制方法,将零序电流注入和分相控制统一在传统的电流解耦控制下,并在此基础上提出了一种结合零序电流注入和分相控制的相间直流侧平衡控制方法。通过仿真和实验表明了该方法的有效性和可行性,结果表明该方法较好地兼顾了装置的输出性能和相间功率调节能力。

不平衡工况下并联高频链矩阵式三相四桥臂逆变器分序控制

为了改善并联系统在不平衡工况下出现的输出电压不平衡、功率不均分的问题,提出了一种针对三相四桥臂逆变器的分序控制方法;同时,为了削弱三相四桥臂这种带中线的系统固有的共模电压干扰问题,采用了高频链矩阵式三相四桥臂的拓扑结构。由于系统中的零序分量全部流经第四桥臂,故可将第四桥臂与前三桥臂分开进行独立控制;为了实现并联系统各逆变器的容量匹配,提出在前三桥臂上采用两相静止坐标系下无耦合的虚拟阻抗相匹配的下垂控制,而第四桥臂采用独立虚拟电阻控制的方案。与传统方案相比,该方案优化了虚拟阻抗设计结构的同时解除了各坐标轴间的耦合,方便了闭环控制器的设计,同时还能在一定程度上滤除电流噪声,提高输出电压质量。最终可在实现不平衡工况下并联高频链矩阵式三相四桥臂逆变器系统输出电压平衡的同时按容量分配负载消耗的功率。仿真和实验验证了该方法的可行性和正确性。

SSSC链式单元控制器及阀基电子的研制

介绍了500kvar/10kV静止同步串联补偿器(SSSC)工业样机的光电触发与监测系统,根据SSSC的运行特性,分析高电位电路的取能方式,研制IGBT的驱动电路,构建单元控制器。基于载波移相PWM方式,研究SSSC的驱动脉冲生成方式,设计SSSC调制板。实验证明系统设计合理、可靠。

基于反故障控制的链式STATCOM动态控制策略的研究

静止同步补偿器在系统不对称和系统电压突降等异常工况下,需要快速有效地保证装置自身的安全,同时要能够安全、有效地发挥应有的作用。国家电网公司攻关项目——上海西郊变±50MV?A STATCOM将采用链式逆变器。针对系统异常工况,该文为链式STATCOM设计了反故障动态控制策略,包括系统电压突变控制以及不对称控制,其中不对称控制策略包括了不对称矢量控制和分相控制二种方法。仿真结果表明,系统电压突变控制能够使链式STATCOM抵御50%系统电压突然下降,而所设计的不对称控制解决了链式STATCOM在不对称工况下的安全运行问题。在链式STATCOM物理样机上的实验结果表明所设计的反故障动态控制策略能够在保证装置自身安全的同时使STATCOM发挥应有作用。

±50 Mvar链式STATCOM稳态特性研究

根据±50 Mvar链式静止无功补偿器(STATCOM)的实际设计,建立其仿真模型,分析其运行原理和稳态特性,通过PSCAD仿真软件计算得到其各项稳态性能指标满足要求。在传统的STATCOM数学模型基础上,建立了考虑各种损耗的链式STATCOM详细的暂态、稳态数学模型,解释了链式STATCOM稳态运行时的若干非线性现象,利用PSCAD仿真软件对±50 MvarSTATCOM进行稳态仿真研究,验证了上述分析结果的正确性。

链式STATCOM直流侧电容稳态分析及参数设计

全面分析了链式STATCOM的直流侧电容电压稳态数学模型,同时结合±50Mvar链式STATCOM的设计,计算了该装置的电容电压运行范围、各工况下的波形和电容电压交流分量引起3次谐波电流的大小。根据其数学模型,采用等量配置方法和优化配置方法设计了±50Mvar链式STATCOM的直流电容参数。利用PSCAD仿真软件,对理论结果和仿真结果进行比较,验证了上述数学模型的正确性。

基于链式STATCOM的三相不平衡负载的平衡化补偿

链式STATCOM由于具有分相控制能力、输出无功电流谐波含量低、响应速度快等优点而适合于不平衡负荷的平衡化补偿。给出了采用链式STATCOM实现平衡化补偿的主电路结构及电压-无功综合控制方法。三相补偿电流相量采用对称分量法通过矢量变换获得,单相无功功率采用单相瞬时无功功率算法得到,链式逆变器采用特定谐波消除PWM算法(SHE-PWM)以保证输出无功电流的谐波总畸变率小于5%,同时保证直流侧电容电压的稳定。对所给出的补偿方法进行了仿真研究,结果验证了链式STATCOM进行快速平衡化补偿的能力。

链式STATCOM高压阀的周期触发和熄灭试验

提出的链式静止同步补偿器(STATCOM)阀周期触发和熄灭试验方法对于装置的工程化具有重要意义,既检验了阀的基本性能,又可以发现工程设计中的缺陷。结合上海西郊变电站±50Mvar链式STATCOM科技示范工程,根据PACAD仿真结果分析了阀在吸收无功和发出无功2种工况下的电压、电流应力。在此基础上,提出了阀周期触发和熄灭试验的试验方法及其试验电路,详细分析了电路的基本工作原理,建立了相应的数学模型,并利用PSCAD仿真软件加以验证。最后给出了试验结果,验证了试验方法的正确性。

链式STATCOM的数学模型

数学模型的研究对于装置性能的研究、主电路参数设计和控制系统设计具有重要意义。该文通过傅立叶分解的方法,建立了链式STATCOM的数学模型。该模型正确反映了暂态过程中,基波电流有功分量、基波电流无功分量和电容电压平均值的变化规律。基于PSCAD的仿真验证了模型的正确性。该文还基于该模型讨论了链式STATCOM开环响应时间常数与主电路参数之间的关系。

链式STATCOM电容电压不平衡现象研究(一)仿真和试验

由于链式静止同步补偿器 (STATCOM )直流电容器各自独立 ,如何使这些电容器上的电压保持一致 ,是装置安全可靠运行需要解决的关键问题。而电容电压不平衡机理的研究则是制定电压平衡控制策略的基础。文中通过数字仿真和物理模型试验进行相互比较 ,研究了各种因素对电容电压分配的影响 ,指出开关脉冲延时不同、混合型损耗差异以及并联型损耗差异是造成电容电压不平衡的主要原因。其研究结果对于建立链式STATCOM数学模型 ,从而定量分析电容电压的不平衡程度 。