基于DSP的静止同步补偿器脉冲发生器及控制器的设计

介绍了基于数字信号处理器（ＤＳＰ）的静止同步补偿器（ＳＴＡＴＣＯＭ）高精度脉冲发生器及其控制器的设计及动模实验测试结果。电压源逆变的多重化合成是ＳＴＡＴＣＯＭ的核心概念，而精确驱动脉冲的产生又是其中的关键技术，采用数字信号处理器ＴＭＳ３２０Ｃ３１设计了精度高、相位抖动小、稳定性好的ＳＴＡＴＣＯＭ脉冲发生器和控制器，在±１０ｋｖａｒＳＴＡＴＣＯＭ动模装置上的运行表明该方案可以满足工程要求。

静止无功发生器序阻抗建模及对次同步振荡影响因素的分析

静止无功补偿装置会影响风电场并网次同步振荡特性。该文针对含静止无功发生器的直驱风电场并网次同步振荡问题,从阻抗特性的角度揭示了其振荡机理,并分析了影响因素。首先,建立静止无功补偿器正负序阻抗模型,基于多端阻抗特性稳定判据揭示了静止无功发生器接入对系统次同步振荡的影响机理,分析并解释了静止无功发生器不同控制方式对系统次同步振荡稳定性的影响。最后,基于灵敏度给出了影响次同步振荡的静止无功发生器主导控制参数,分析了控制参数变化对振荡稳定性影响的规律,针对上述分析辅以时域仿真验证。

直驱风机与静止无功发生器的次同步振荡特性及交互作用分析

我国西北等风电汇集地区存在不同程度的次同步振荡问题,其中大容量的直驱风机和动态无功补偿装置接入弱电网诱发的次同步振荡机理尚不明确。该文推导直驱风机并网变流器和静止无功发生器的线性化分析模型,获取其输入阻抗模型及并网系统的传递函数;探讨同步旋转坐标系下双输入双输出系统的稳定性判断方法;通过阻抗特性分析、传递函数极点分析及时域仿真验证,提出两者间次同步振荡交互作用及影响因素。

静止同步发生器的控制器参数优化

针对新型静止同步发生器(STATCOM),建立欧拉-拉格朗日方程模型。对其PBC控制器在参数上进行优化,该优化设计没有对系统模型进行简化,因此没有破坏其内部结构。对STATCOM的无源性控制器与优化后的控制器进行比较,仿真结果表明该优化是正确的,能够更有效的使电网保持稳定,减少震荡,节约成本。

美国Austin能源公司用STATCOM（静止无功发生器）维持城区居民用电

美国Austin能源公司（AE）的Holly电厂有4台机组是1960年和1974年投运的，燃油和天然气，提供590MW的有功和348Mvar的无功。考虑到机组老化、利用率下降和附近居民对噪音的关注等其他环境因素，以及现已开发出更高成本效益的新型发电技术，AE公司计划2007年关闭该电厂。在该计划中，AE评估了可保持电压稳定和提供无功功率的各种方案，以补偿电厂关闭的损失。

H_2/H_∞保性能控制理论在静止无功发生器控制中的应用

利用H2/H∞保性能控制理论和直接反馈线性化,给出了单机无穷大系统中,具有参数摄动的静止无功发生器(STATCOM)的非线性控制模型.使用MATLAB软件得出H2/H∞保性能控制律,表示为线性矩阵不等式(LMI).在扰动及参数摄动的条件下进行了仿真.结果表明这种控制方法同时具有鲁棒性和最优性能,降低了单纯H∞控制方法的保守性,提高了电力系统的稳定性,并满足电压精度的要求.

基于PWM信号发生器SA4828的STATCOM控制器

介绍了一种采用三相PWM脉冲发生器SA4 82 8组成的STATCOM控制器的电路结构和相应的控制策略。通过实例的仿真结果说明该控制器满足响应控制快速。

静止无功发生器在不平衡系统中的控制策略研究

针对电网中三相负载不平衡或大容量单相负载的使用在电网中产生大量负序电流，对其造成严重影响的问题，对SVG数学模型进行分析基础上提出了基于dq坐标变换正序与负序双向同步控制静止无功发生器（SVG）的控制策略。采用两组控制器分别对SVG输出电压的正序分量和负序分量进行闭环反馈独立同步控制。达到既可补偿由感性或容性负载产生的正序无功电流，又可以有效抑制电网中负序电流的目的，提高了电网功率因数。减少了由负序电流引起的电网不平衡等故障。通过MATLAB／Simulink的仿真分析证明了该控制方案的合理性和有效性。

结合随机空间矢量脉宽调制的静止无功发生器双序控制策略

针对采用传统空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术的静止无功发生器(SVG)输出电流及电压中含有幅值较高的高次谐波分量问题,提出一种将双随机SVPWM与SVG双序同步相结合的控制策略。首先,在三相三线制系统中将不平衡负载电流与SVG补偿电流分别进行正负序变换,采用基于前馈解耦的电压、电流双闭环控制对正序无功及负序分量进行同步补偿,其中电压外环采用模糊PI控制器以稳定直流侧电压。然后,采用随机开关频率与随机脉冲位置相结合的双随机SVPWM技术,以获得更宽的谐波频谱,优化并网电流波形。不同工况下的仿真及实验表明:所提控制策略可大幅削减SVG输出电流及电压的谐波幅值,驱散集中于开关频率及其整数倍处的谐波能量,获得连续的功率谱密度;实验中采用此控制策略的并网电流谐波畸变率降低至3.88%,功率因数提高到0.972,验证了此控制策略的有效性。

±20Mvar新型静止无功发生器及其运行分析

随着我国电力系统的不断发展,电力系统的无功问题及动态电压稳定问题日益凸显。高压大容量新型静止无功发生嚣(static synchronous compensater,STATCOM)是解决上述问题的强有力手段。文中详细地介绍了我国首台±20 Mvar STATCOM工业样机的基本原理、主电路结构、纯水冷却系统、保护控制系统及监测系统。最后介绍了±20 Mvar STATCOM装置的现场运行情况,根据现场记录的数据给出了装置的运行率、计划停运率及强迫停运率,并对装置运行中出现的问题给出了分析。±20 Mvar STATCOM工业样机的开发经验及现场运行经验对高压大容量STATCOM装置的产业化有重要的价值。

静止同步补偿器(STATCOM)示范工程电气二次系统设计分析

文中介绍了南方电网静止同步补偿器(STATCOM)示范工程(简称STATCOM工程)的工程规模、接线方式、电气二次系统的关键技术及设计要点。重点阐述保护系统分层分级的配置方式,通过仿真计算验证不配置35 kV母线保护的可行性,对比不同的监控及远动系统配置方案并指出每个方案的工程应用范围,介绍其他二次系统的设计及实现方法等等,为后续的STATCOM工程提供参考。

简析在静止无功发生器中的模糊控制

本文对模糊控制在静止无功发生器中的应用价值进行研究,构建基于模型-PO控制的STATCOM控制算法,分析静止无功发生器结合模糊控制的优良性能,为模糊控制在静止无功发生器中的实际应用提供理论基础与实践参考。

新型载波移相同步脉冲发生器的研究

提出一种新型载波移相同步脉冲发生器。该发生器基于工业以太网分布时钟,可以产生纳秒级的高精度同步脉冲信号,信号用来同步链式多电平逆变器所有阀体输出的PWM脉冲。该控制系统成功应用于10 k V/1 Mvar级静止同步补偿器(STATCOM)装置。

高压大容量静止同步补偿器的优化节能运行

为了实现高压大容量静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)的节能运行,以南方电网35kV/±200MVA链式STATCOM为研究背景,从STATCOM的器件选择、控制方式、控制策略等多方面进行了讨论。对比了IGBT、IGCT和IEGT等功率开关器件的开通损耗、关断损耗和驱动功率,提出从节能角度采用IEGT更适合目标系统。分析了硬开关PWM逆变器的缺点,提出在链式STATCOM的PWM控制方式逆变器中采取辅助谐振软开关拓扑结构,可减少损耗,应对逆变器载波频率、无功波形质量和装置损耗之间的矛盾。考虑到目标STATCOM的并联连接方式,基于对现场运行数据的分析,建立了多台STATCOM并联运行的节能优化数学模型,可用于制订节能运行策略。基于对广东电网暂态无功需求的分析,提出STATCOM与传统的电容/电抗器无功补偿设备配合控制策略:STATCOM优先动作,需要补偿的稳定容量达到设定限值后,转投/切电容器或电抗器。仿真结果与现场测试数据表明,采用以上节能方式,可降低约30%的STATCOM损耗。

风电场中静止同步补偿器的输入–输出反馈线性化控制

提出一种风电场中静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)的非线性控制方法,以提高其动态性能。首先给出STATCOM的动态模型,然后应用输入-输出反馈线性化方法得到精确的线性化模型。将STATCOM应用到风电场中,比较加入STATCOM前后的电压变化情况,结果表明,输入-输出反馈线性化方法对STATCOM具有良好的控制性能,同时STATCOM的应用也提高了风电场的电能质量。

基于PWM控制及相角控制的静止同步补偿器潮流模型及应用

提出了一种新的用于潮流及静态电压稳定分析的STATCOM模型。该模型可以考虑STATCOM功率损耗从而可以更准确的计算其有功及无功输出。通过引入两个增广的母线类型,实现了STATCOM的线性PWM控制及相角控制模式及其交流电流极限处理。给出了模型在牛顿潮流及连续潮流中的详细实现。通过IEEE-30及IEEE-300母线系统验证了该模型的有效性,并研究了STATCOM静态损耗、电流极限及控制模式对潮流解及静态电压稳定的影响。

高压大容量静止同步补偿器功率开关器件选用分析

在电力电子装置中,大功率开关器件很大程度上决定设备的技术经济指标。以南方电网35kV/±200Mvar链式静止同步补偿器(STATCOM)工程应用为背景,介绍了电子注入增强门极晶体管(IEGT)的基本结构、工作原理和性能特性分析,并与绝缘栅双极性晶体管(IGBT)与集成门极换向晶闸管(IGCT)的参数进行对比,阐述了基于IEGT的功率相模块结构及工作原理,并对其进行了试验验证。试验结果表明IEGT具有优越性,可作为高压大容量STATCOM功率开关器件的首选。所得结论经南方电网STATCOM实际工程应用验证,可供高压大容量STATCOM设计借鉴。

基于级联式电压源逆变器的静止同步补偿器直流电压控制策略

提出了一种基于级联式逆变器的静止同步补偿器直流电容电压控制策略。利用开关函数概念设计电压控制器,克服了非线性物理开关造成的仿真时间过长的问题,同时采用可消除谐波的调制方法将谐波失真控制到最小。仿真实验结果表明:该电压源逆变器的拓扑结构决定了该静止同步补偿器可以在无变压器的情况下运行;采用上述控制策略设计的电压控制器能够在扰动作用下迅速将直流电容电压和负载母线电压调节为稳态值。

矿用6kV大功率静止同步补偿器的研究

提出了应用于煤矿地面6 kV变电站的静止同步补偿器的设计方案,该补偿器采用H桥级联主电路结构,该结构能够使补偿器省去耦合变压器,通过连接电抗器直接并入电网。采用CPS-SPWM调制方式,能够在保证输出电压波形质量的前提下降低补偿器的开关频率。设计了基于正序检波器的p-q补偿电流检测法和前馈解耦控制策略的控制系统能快速、准确地对无功功率进行补偿。最后通过建立仿真模型验证补偿器设计方案的正确性和可行性。

阶梯波链式静止同步补偿器电容电压平衡控制

针对采用阶梯波调制方法的链式静止同步补偿器(STATCOM),分析阶梯波导通方式对链节直流电容电压的影响,推导出可以确保平衡控制方法稳定性的损耗差异电阻取值允许范围,分析4种常规电容电压平衡控制方法的稳定极限.提出3种电容电压平衡控制方法,分别为:基于导通方式选择的控制方法1;基于触发脉冲最优分配的控制方法2;结合方法1和方法2、基于电压误差预测的控制方法3.阐述3种方法的控制原理和实现方式,对比分析3种方法的控制能力、动稳态性能、适用范围、算法复杂度等性能指标.3种控制方法均不改变各个链节的导通角、调制比等参数,不需采集电流信号,与上层无功补偿算法无耦合关系,电压偏差修正时间短,可以改善装置输出波形的质量,不增加装置成本.三相链式STATCOM实验平台的实验结果表明,稳定性理论和平衡控制方法可行且有效.