H桥级联型静止同步补偿器容值减小产生的相间电压不平衡分析与抑制机理

采用小容值薄膜电容的H桥级联型静止同步补偿器(cascaded H-bridge static synchronous compensator,CHB-STATCOM)直流侧电压控制以直流侧电压平方值为被控量,在补偿功率发生跃变时相间电压不平衡加剧,传统相间电压平衡控制动态效果不佳。基于容值减小的CHB-STATCOM控制原理,推导各相直流侧电压平方值与跃变功率、电容容值的数学关系,揭示相间电压不平衡的原因,讨论直流侧电压峰值与电容电压纹波的关系。建立指令功率渐变的给定方法,分析指令功率渐变时间与相间电压不平衡的关系,揭示指令功率渐变时间对CHB-STATCOM补偿功率变化时相间电压不平衡的抑制机理。仿真和实验验证了理论分析与相间电压不平衡抑制机理的有效性。研究结论可为该类型的相间电压不平衡抑制提供理论基础。

静止无功补偿器中的PID控制研究

介绍了静止无功补偿器中TCR与TSC的拓扑结构及工作原理,分析了TCR与TSC并联型SVC的结构、原理、控制方式等。采用MATLAB/SIMULINK仿真平台,对静止无功补偿器的基本结构以及整个SVC补偿系统进行了建模与仿真,基于瞬时无功功率理论的无功和谐波电流检测方法,采用PID控制,对仿真前后的波形进行对比,分析SVC的控制过程,验证SVC补偿的有效性。结果表明SVC可以实现对系统无功功率的有效补偿,且具有较好的动态特性。

一种基于数字孪生的虚拟同步机与静止同步补偿器优化协调控制策略研究

当电网发生严重不平衡电压跌落时,虚拟同步机通常配置静止同步补偿器应对电压支撑不足、电流越限等问题。在实际应用中同步机和补偿器之间的协调控制严重依赖实时通信。因此,文章提出了一种基于数字孪生技术的虚拟同步机和静止同步补偿器的优化协调控制策略。首先,建立基于正负序电流控制结构,支撑新能源场站并网点的电压。其次,提出了改进的多目标协调控制策略,实现电压支撑、电流限制和有功功率输出等多个控制目标。再次,建立基于数字孪生的虚拟同步机与静止同步补偿器协调控制模型,应对现实中协调控制通信延时问题。最后,通过使用MATLAB仿真平台,验证了该方法的有效性。

低容值级联对称半桥型静止同步补偿器

级联H桥型的静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)具有模块化程度高、可靠性高、输出谐波特性好等优点,受限于直流电容电压波动要求,子模块需要采用大容值电容,阻碍了变流器的高功率密度化。为降低STATCOM的成本及体积,该文提出一种低容值的级联对称半桥型STATCOM,可较大程度减小子模块电容值及开关数量。通过分析低电容值条件下直流侧电容电压波动规律,揭示了直流侧电容值、电容电压波动大小与输出无功电流的关系,提出直流侧电容选取方法。为最大化利用直流电压,研究直流侧电压参考取值原则,实现对电压波动的峰、谷值控制,提出直流总电压控制及子模块电容电压均衡控制策略。分析了容性与感性无功模式下STATCOM的运行范围,揭示运行范围与电容电压波动上限的关系。最后,通过仿真与实验验证了电容值降低方法与控制策略的正确性及有效性。

配电网静止同步补偿器的主动电压支撑控制方法研究

配电网静止同步补偿器(Distribution grid static synchronous compensator,DSTATCOM)是改善电压偏移、无功等电能质量问题的有效手段。现有的DSTATCOM大多采用基于锁相环的电网同步控制技术,因锁相环带宽和电压控制的响应速度等原因,动态电压支撑能力较弱。针对此问题,提出DSTATCOM的主动电压支撑控制方法,采用功率同步控制取代锁相环实现电网同步,控制环路由外向内依次为直流电压环、功率环、交流电压环和电流环。根据电压偏移量的大小自主调节无功功率的参考值以支撑并网点电压稳定。采用了变积分系数的无功功率控制方法,能够实现快速的功率跟踪。Matlab/Simulink仿真结果验证了所提控制方法的有效性。

基于MATLAB的TSC静止无功补偿器仿真研究

随着我国经济高速增长,各行业的电力需求急增且区域用电不均,有效的无功调节手段是解决这些问题的有效措施。基于此,文章分析了晶闸管投切电容器型(TSC)静止无功补偿器的基本原理,并分析了TSC主回路的主要部件、电容器连接方式、电容器分组方式、晶闸管投切电容器的控制系统及电容器容量的确定,通过计算完成MATLAB仿真实验建模,在MATLAB中完成了对晶闸管投切电容器型静止无功补偿器的仿真分析。

三电平静止无功补偿器控制策略探究

近年来,新能源的并网发电量越来越大,在这一背景下,需要通过技术措施提高电网的稳定性和电能质量。三电平静止无功补偿器对以上目标的实现具有重要作用,而传统的电压电流双闭环脉冲量输入控制策略存在一定的缺陷,不能适应大功率场景。文章重点分析了模型预测电流控制策略中的多步预测控制算法,将其应用于三电平静止无功补偿器。经过仿真,该控制策略显著降低了电网电流总谐波失真和开关频率,实用性更强。

基于级联式多电平变换器的静止无功补偿器拓扑研究

电力系统实时无功补偿对提升电能质量至关重要,传统的无功功率补偿常采用大容量的电抗器、电容器,体积大、重量大、效率低。静止无功补偿器采用全控开关器件构成,具有可控,动态响应速度快,损耗低,效率高的优点。以单相H桥为级联单位串联而成的级联式多电平变换器可通过对各个H桥进行移相控制,输出多电平波形,提高输出电压正弦度,降低谐波含量,减小滤波器的体积,且具有扩展性强,适应性强,实现容易等优点。介绍了级联式多电平变换器的拓扑与工作原理及适用于该变换器的基于三角载波移相技术的PWM调制策略,通过降低开关管的开关频率,提高系统的效率。最后搭建了仿真模型验证了该拓扑与调制策略的有效性。

静止同步补偿器(StatCom)无功电流非线性控制研究

根据静止同步补偿器的数学模型,提出其无功电流微分几何非线性控制方法,讨论非线性控制方法中零动态稳定性问题,在其基础上提出了兼顾有功电流调节性能的优化策略,最后用Matlab进行仿真分析,仿真结果验证了数学模型的正确性,同时表明了非线性控制的优化策略的有效性,达到了良好的动态无功补偿效果。

静止无功补偿器的小波神经网络PID控制方法研究

静止无功补偿器(SVC)是电力系统中应用广泛的动态无功补偿装置。针对传统比例积分微分(PID)在SVC动态调节过程中由于控制器参数固定而存在动态响应、自适应能力差的问题,提出了一种基于小波神经网络PID(WNNPID)的SVC电流反馈电压稳定控制方法。首先,分别选取SVC的电压差ΔUr、电压误差ΔU和补偿电压USL作为WNNPID控制器的输入信号,而控制器的输出为SVC的参考电纳。然后,采用小波神经网络(WNN)和增量式PID控制对WNNPID控制器的结构进行设计。最后,采用Matlab/Simulink仿真平台对所提控制方法进行仿真,并与基于反向传播(BP)神经网络PID的控制效果进行了对比。仿真结果表明,所提WNNPID控制方法具有更稳定的电压控制效果、较快的响应速度、较好的动静态响应性能和较强的自适应能力。

静止同步串联补偿器的运行死区特性研究

采用静止同步串联补偿器(SSSC)可以控制线路功率,提高电网的输电能力和灵活性,但其不能独立控制线路的有功功率和无功功率,在部分工况下可能存在运行死区,需要对其运行特性进行详细分析。本文基于SSSC的结构特性和基本原理,通过理论推算和相量图分析,研究不同线路初始工况下,SSSC在调节线路有功功率时与线路交换的功率特性,得出SSSC在线路初始有功功率和无功功率反向的情况下,若不采用直流辅助电源,则存在容性补偿的运行死区。通过仿真证明了理论分析结果的正确性,可为后续SSSC工程应用的设计和运行控制提供参考。

基于模糊PID的静止无功补偿器电压控制方法

应用传统方法控制静止无功补偿器电压后,不仅电压回归稳态的耗时较长,且功率损耗较高。为此,本文提出基于模糊PID的静止无功补偿器电压控制方法,根据静止无功补偿器电路特点,建立数学模型,通过对补偿器电流作傅里叶变换,确定补偿器电压状态,然后,建立模糊PID控制规则,将补偿器电压修正值输入补偿器数学模型中对电压进行修正控制。应用该方法后,静止无功补偿器电压回归稳态时间在1 s以内,单位节点功率损耗在25 MW以内,电压得到有效控制。

静止同步串联补偿器与静止无功补偿器的相互作用分析与协调控制

以同一系统中静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)和静止无功补偿器(static var compensator,SVC)的共同作用为研究对象,建立了2者的数学参数模型,推导出控制器之间相互作用的量化关系式。通过控制参数分析和仿真分析得出结论:灵活交流输电(FACTS)装置的控制方式和电气耦合程度对SSSC和SVC的相互作用有很大影响。最后基于直接反馈线性化(DFL)方法设计了SSSC和SVC协调控制器,仿真结果验证了该协调控制策略的有效性。

基于静止同步补偿器的风电场无功电压控制策略

双馈感应风力发电机(doubly fed induction generator,DFIG)的无功输出随着有功功率的变动而存在波动性,并且在有功输出处于一定范围时需要吸收无功功率。对此,在分析其P-Q关系的基础上,引入静止同步补偿器,提出抑制无功功率波动、保证风电有功输出的无功控制策略,并据此建立了无功实时控制系统。该控制系统具有运行方式灵活、无功响应快速等特点,可扩大风电场的无功运行范围,提升调节品质,提高并网点与电网的电压水平,有效地解决DFIG无功输出存在波动性及一定条件下吸收无功的不足。实际算例仿真表明,所提控制策略是可行、有效的。

静止无功补偿器对发电机组次同步振荡特性的影响

采用基于时域仿真实现的复转矩系数法,对与静止无功补偿器SVC相联接的同步发电机组的次同步振荡特性进行了较深入地研究。研究过程中,以IEEE次同步谐振第一标准测试系统和TCR+TSC型SVC为对象,通过改变测试系统和SVC的某些重要参数,分析发电机组电气阻尼的变化情况,得出了一些重要结果。

静止同步补偿器与微网在配电网无功电压协同控制中的联合运用

为使微网更易被配电网接纳并担当更多职责,将微网与现有电能质量装备配合使用是条新思路。提出一种由配电静止同步补偿器(distribution static synchronous compensator,DSTATCOM)和微网构成的无功电压协同控制系统。系统由较小容量的DSTATCOM作为连续子系统,进行快速连续无功调节;由微网作为离散子系统,提供较大容量的分级无功功率,二者协同工作实现无功电压的迅速调整。仿真表明,联合运行系统能较好地平抑电压波动,这种联合运行模式有利于降低微网并入配电网的门槛,实现高品质可靠供电,同时也降低了原有用户电力装置的容量,使分布式发电在供能的同时发挥了电能质量调节的作用。

带蓄电池储能装置的静止同步补偿器(STATCOM/BESS)的概况综述

带蓄电池储能装置的静止同步补偿器(STATCOM/BESS)可以快速补偿系统所需要的有功功率和无功功率,可以灵活地解决电力系统中的一些电能质量问题,并且也可以平抑新能源发电的波动性。本文主要针对STATCOM/BESS中各种类型直流侧储能电池接入方式、主电路拓扑结构及其在电力系统中的应用进行总结分析。

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。

基于虚拟磁链的静止同步补偿器直接功率控制策略研究

提出了一种基于虚拟磁链的直接功率控制策略,结合电压空间矢量调制技术,能够对固定开关频率的三相静止同步补偿器实现功率无差控制:根据当前电压、电流采样值及有功、无功计算值,推算出静止同步补偿器输出的电压控制值,使得控制结束时的有功、无功功率误差为零;深入研究了电网电压不平衡度对静止同步补偿器运行稳定性的影响,确定了静止同步补偿器正常运行所能承受的最大电压不平衡度。该方法无需旋转坐标变换和PI控制,简化了控制器的设计。仿真结果验证了该方法的可行性与有效性。

静止同步补偿器数学模型及其无功电流控制研究

运用开关函数法对静止同步补偿器(STATCOM)进行数学建模,提出其无功电流的比例积分(PI)控制和基于微分几何的非线性控制方法,讨论非线性控制方法中零动态稳定性问题。用Matlab对2种控制方法进行了仿真分析,结果表明:非线性控制下无功电流的响应速度明显快于PI控制,且在参考输入电流方向发生改变时,非线性控制的过渡更为平稳。