移动式配电网静止同步补偿器的设计与应用

以配电网动态电能质量调控为目的,提出一种基于移动式配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)的设计与应用方案。通过比较分析,主电路采用H桥串联逆变器的链式无变压器结构,结合数学模型,阐述了补偿原理。根据电压等级和设计容量进行核算,考虑最优经济容量,提出链式电路的选型与参数设计原则。以基于层式电力电子组件的功率单元模块的紧凑化设计为基础,结合分层分相的逆变柜设计原则,将D-STATCOM集成于箱体内,实现补偿装置的整体移动。以江西电网中的应用为实例,提出了具体的参数配置,实现了结合载波移相正弦脉宽调制方法的分频控制和包含旁路运行的分级分层式综合保护策略,取得了良好的实施效果。

配电网静止同步补偿器

配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)作为DFACTS家族中重要的成员之一,在无功补偿方面具有比传统的无功补偿装置性能更好,运行范围更宽等优势。通过对装置工作原理、数学模型和控制策略的介绍,给出了装置的仿真结果,仿真结果表明D-STATCOM的补偿效果是明显的。

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。

链式静止同步补偿器动态模型建模方法

链式结构静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)装置具有可分相控制、易于实现模块化设计、可靠性高、谐波特性好、无需多重化变压器、无需器件串联等显著优点,可改善系统暂态稳定,提高系统动态性能,改善用户电能质量,受到普遍重视。链式结构STATCOM的数学模型是研究相应控制策略及装置特性的基础。从单相H桥链节模型入手,研究单相链式STATCOM的动态模型建模方法,分别建立开关周期平均模型和小信号交流模型。通过仿真验证了所建模型的合理性,为装置级控制策略的研究奠定了理论基础。

链式静止同步补偿器自适应反步控制器

针对链式静止同步补偿器(STATCOM)系统非线性特性,提出一种链式STATCOM自适应反步控制器。该控制器采用反步法的递归思想获得链式STATCOM的虚拟控制输入,并根据确定性等价原理设计系统的中间控制率,利用该中间控制率完成电压控制器设计。通过中间控制率和实际控制率的偏差量构造系统的李雅普诺夫方程,利用李雅普诺夫的渐近稳定性原理,获得能够保证链式STATCOM系统稳定的控制输入和系统参数的自适应率。实验结果进一步验证了所设计自适应反步控制器的正确性和有效性。

链式静止同步补偿器预充电稳压方法

以直流侧取电的链式静止同步补偿器(STATCOM)为研究对象,研究链式STATCOM在预充电状态下的直流侧电压的稳定状况。分析了直流侧在不采取稳压方案时各个模块电压发散的原因,总结了三种并联阻抗的稳压方案,分别为直流侧并联电阻、交流侧并联电阻以及交流侧并联电容。从理论上详细分析了模块稳压的机理,经过公式推导,给出各种方案下确定参数的详尽计算过程,并且给出了多个模块下的简化计算公式。最后通过4个模块的低压实验对所述理论进行了实验验证。

矿井链式静止同步补偿器电流跟踪控制策略

针对弱电网条件下静止同步补偿器与电网间存在较强的相互影响,电网电压前馈控制策略因存在延时导致抗电网电压畸变效果不佳的问题,提出了一种考虑控制延时的矿井链式静止同步补偿器电流跟踪控制策略。该控制策略以传统的比例谐振控制策略为基础,在电网电压前馈环节中加入补偿环节,该补偿环节等于采样延时传递函数与控制延时传递函数乘积的倒数,采用麦克劳林展开式对补偿环节进行化简,可得到满足要求的补偿环节的近似表达式。加入补偿环节后的控制策略可以消除控制延时及电网电压畸变所造成的影响,使静止同步补偿器在电网电压谐波较大时仍可正常工作。仿真结果表明,该控制策略具有较强的抗电网电压扰动能力和良好的电流跟踪控制效果。

链式静止同步补偿器控制系统的研究与设计

该文基于串联多电平技术,完成一套链式静止同步补偿器控制系统的研究与设计。根据反馈解耦控制算法和单级倍频载波相移正弦脉宽调制方法,采用串联多电平技术,以TMS320F28335为核心处理器,采用软件算法实现补偿器直流侧电压均衡控制。设计链式结构的三相电压源逆变器,构成链式静止同步补偿器系统,实现系统无功补偿控制。经过试验测试,结果表明:该系统的无功补偿效果与理论一致,设计可行、可靠。

矿用6kV链式静止同步补偿器控制

根据目前煤矿6kV供电系统的特点,研究采用链式静止同步补偿器(STATCOM)对煤矿地面变电所6kV系统进行无功补偿的控制方法。建立了6级H桥串联构成的链式STATCOM的数学模型,提出了基于dq0坐标系的STATCOM的控制方法,以及基于平均电流校正的级联H桥电容均压控制方法。STATCOM中的电流采用直接电流控制方法进行控制。在仿真软件中建立STAT-COM模型,仿真结果验证了链式STATCOM控制方法的可行性和有效性。

连接不平衡电网的链式静止同步补偿器控制方法及动态特性研究

研究连接不平衡电网的链式静止同步补偿器(STATCOM)的控制方法和动态特性。首先研究链式STATCOM的拓扑结构和控制策略,提出基于有功功率微调的子模块直流电压均衡控制方法。其次,对链式STATCOM的稳态运行工况进行时域仿真和FFT分析,发现谐波畸变率和子模块电压均衡效果均满足要求。最后,分析不同锁相环参数、不同直流电压控制参数以及不同无功功率输出工况下的链式STATCOM小干扰动态特性。结果表明,适当提高直流电压环带宽和适中设置锁相环带宽,有利于提高链式STATCOM系统的动态特性。

相位检测误差对链式静止同步补偿器稳态输出精度的影响

无功补偿技术能有效提高电力牵引供电系统的供电质量。链式静止同步补偿器(STATCOM)需要对电网电压相位进行准确跟踪,以向系统补偿合适的无功,然而相位检测偏差会降低装置输出电流的精度。分析了在解耦控制和分相瞬时电流控制两种控制策略下相位检测误差所带来的影响,并推导出稳态电流精度与相位检测误差及无功电流指令之间的关系式,得到在满足稳态精度时不同无功电流指令下相位检测误差的容许范围;最后通过仿真验证理论分析的正确性。

基于改进型i_p-i_q检测方法的配电网静止同步补偿器及其控制器的设计

指示电流检测环节是配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)的重要环节。但在系统三相电压不平衡且电网电压基波频率波动的情况下,采用传统的i_p-i_q检测方法无法快速、准确地检测非线性负荷的电流,从而导致DSTATCOM中的无功电流检测环节产生误差,进而影响系统的无功功率平衡,造成系统电压不稳定。针对此问题,提出了在传统i_p-i_q检测方法基础上进行改进的方法,并且采用自抗扰控制器(ADRC)对检测环节进行控制,从而实现有功与无功电流的解耦,最后在仿真软件中搭建10 kV配电网线路模型进行仿真。验证表明,此检测方法能够准确地检测和补偿系统的谐波和无功分量,并且自抗扰控制器优于传统比例-积分-微分控制器,具有良好的跟踪效果和抗扰特性,同时说明了改进型检测方法和控制器的可行性。

链式静止同步补偿器子模块电压均衡控制

链式静止同步补偿器(STATCOM)在实际运行中,解决级联H桥功率模块的电容电压平衡是装置安全可靠运行的关键问题。首先对链式STATCOM的基本模型进行分析,阐述其工作的基本原理;然后以补偿H桥功率单元的有功损耗为出发点,通过引入交流平衡因子,提出了一种新型的分离直流母线电容电压均衡控制策略,其无需额外的辅助电路、具有良好的动、稳态性能,并且实现简单。同时,分析了该均压控制策略对系统运行特性的影响。最后,搭建链式STATCOM实验平台,验证了该均压控制策略的有效性。

链式静止同步补偿器的设计与仿真研究

分析了链式静止同步补偿器的主电路拓扑结构和功率单元结构,阐述了双极性PWM调制方法和载波移相角的选取,采用恒无功控制理论搭建了基于PI控制的控制电路,并且给出了PSCAD|EMTDC仿真结果。仿真结果说明了系统设计的合理性和可靠性,也说明了STATCOM作为新一代FACTS装置具有良好的性能。

±200 Mvar链式静止同步补偿器保护功能设计

为保障直挂电网的百兆乏级静止同步补偿器(STATCOM)的装置安全和电网安全,需建立一套完整可靠的保护系统。文中基于南方电网4套百兆乏级链式STATCOM的科技创新和工程实践,阐述了STATCOM装置的全套保护功能设计。利用出口策略对功率单元保护进行分类,并利用信号来源对换流链保护进行分级,根据故障的严重程度采取旁路、闭锁、跳闸三级出口策略。通过双重过流保护和STATCOM跳35kV开关失灵保护的设计,提高了STATCOM运行的安全性。通过功率单元在线旁路功能和换流链过流闭锁重启功能的出口策略优化设计,实现了保护与控制一体化,保障了STATCOM运行的高可靠性。

链式静止同步补偿器直流电压平衡控制

介绍了链式静止同步补偿器直流电压平衡控制方法;分析了有功功率对级联H桥型逆变器直流电压的影响,对比众多直流电压平衡控制技术,提出了分级直流电压控制方法,采用全局直流电压、换流链直流电压以及链节直流电压控制技术,在总体有功需求基础上对换流链以及换流链中各个链节的有功功率进行分配。基于PSCAD开发环境搭建仿真模型进行验证,试验结果表明该方法的可行性和可靠性。

链式静止同步补偿器链节对冲试验研究

链节对冲试验是链式静止同步补偿器在投运之前必须进行的一项重要的试验,试验的目的是验证在正常和异常反复情况下及暂态故障情况下,链节耐受电压电流联合强度的能力。本文分析了链节对冲试验的原理及各阶段的工作过程;依据串联谐振理论,提出了链节对冲试验中连接电抗器的参数计算方法;根据孤岛运行的电力系统理论和前馈解耦控制理论,设计了一套完整、合理的试验方案。PSCAD|EMTDC仿真结果表明了参数设计的正确性和试验方案的合理性。

链式静止同步串联补偿器的IGBT开路故障软件诊断方法

链式静止同步串联补偿器以其模块化、可扩展、高压大容量的特点,在未来电网中应用前景广阔。在介绍静止同步串联补偿器调节电网潮流的原理基础之上,采用了针对链式拓扑的分层控制策略,包括系统级、装置级和模块级的控制。然后,针对链式静止同步串联补偿器常见的IGBT开路故障,提出一种软件故障诊断方法。该方法无需增加额外的测点,可作为常规硬件检测方法的补充和后备方案。最后,仿真验证了静止同步串联补偿器的控制策略和IGBT开路故障软件诊断方法的有效性。

链式STATCOM在配电网中的应用研究

介绍了链式静止同步补偿器(STATCOM)的拓扑结构,在此基础上分析了无功补偿的工作原理;采用解耦控制策略控制无功输出,它将三相对称的交流量变为两相直流量分别进行控制;设计了脉冲循环换位法控制直流侧电容电压;最后,搭建起基于PSCAD的链式STATCOM仿真模型。仿真结果验证了控制策略和脉冲循环换位法的正确性和可行性。