补偿不平衡负载的HC-SVG相间电压平衡控制与直流电压取值分析

针对由中点钳位型(neutral-point clamped,NPC)功率单元和H桥级联型(cascade H-bridge,CHB)功率单元构成的混合级联型静止无功发生器(hybrid cascade static var generator,HC-SVG)在补偿不平衡负载时产生的CHB功率单元相间电压失衡问题,提出一种基于零序电压前馈的CHB功率单元相间电压平衡控制方法,并对零序电压注入后HC-SVG直流侧电压取值进行分析。首先,分析CHB功率单元承担基波电压分量与HC-SVG输出基波电压的关系。推导HC-SVG补偿不平衡负载时CHB功率单元相间电压平衡所需的零序电压,建立零序电压前馈控制。其次,基于零序电压与补偿电流的解析关系,讨论补偿电流不平衡度与HC-SVG直流侧电压取值之间的约束关系。以6 kV/3 Mvar装置为算例,进行直流侧电压的取值分析。并与星接CHB-SVG进行对比,揭示补偿不平衡负载时HC-SVG所需直流电压低的特点。仿真验证了相间电压平衡控制与直流电压取值分析的有效性。

发电机组低负荷下的SVG无功补偿技术应用分析

低负荷运行容易导致发电机组无功功率不足、电压不稳定等问题,影响电力系统的稳定性和可靠性。探讨了在发电机组低负荷条件下应用静止无功发生器(SVG)技术进行无功补偿的途径。分析了SVG在维持电压稳定、改善功率因数以及减轻低负荷运行对发电机组的不良影响等方面的表现和有效性,并通过实验和仿真开展评估验证。

基于故障穿越演化特性的SVG电磁暂态模型测辨方法

建立准确的静止无功发生器(static var generators,SVG)白盒电磁暂态仿真模型是分析电网电压稳定特性的前提。然而,由于SVG的控制器结构和参数保密,其建模大都基于典型控制结构和参数,模型的暂态输出特性与实际差异较大。针对上述问题,提出了基于SVG厂家封装黑盒模型故障穿越(fault ride-through,FRT)演化特性的电磁暂态模型测辨方法。首先,分析了厂家黑盒模型的拓扑特征,通过多工况故障穿越响应测试,厘清了其故障穿越演化特性。然后,通过分析不同控制环节暂态切换过程对SVG故障穿越响应特性的影响和作用途径,提出了基于SVG故障穿越响应演化形态的控制器结构辨识方法。通过分析SVG不同控制环节参数对其故障穿越响应特性的分阶段作用原理,提出了基于故障穿越响应幅值的控制器参数分步辨识方法,形成了SVG的白盒化电磁暂态模型测辨方法体系。最后,将建立的不同型号白盒仿真模型与对应厂家黑盒模型进行了故障穿越响应特性对比分析,发现其误差远小于现行标准的允许误差,证明了提出方法的有效性和通用性。

级联型SVG序阻抗建模与电网适应性研究

针对级联静止无功发生装置并网运行时与电网及电缆线路的谐振问题,基于阻抗分析法对级联静止无功发生装置的序阻抗特性进行分析,并研究了级联静止无功发生装置与电网谐振的机理和抑制策略。首先,阐述了级联静止无功发生装置的主电路结构及基本控制,建立了级联静止无功发生装置的频域模型;其次,基于阻抗分析法建立了考虑控制环节在内的级联静止无功发生装置序阻抗模型,基于序阻抗模型研究了级联静止无功发生装置与电网交互谐振的机理;然后,通过仿真软件和实际案例分析分别验证了所推导级联静止无功发生装置序阻抗模型的正确性和级联静止无功发生装置与电网交互谐振的机理;最后,从网侧和静止无功发生装置设备侧分别提出了级联静止无功发生装置并网谐振的抑制策略,结合实际案例分析验证了抑制策略的有效性。

应用于复杂工况的输出电流自锁相SVG控制策略

静止无功发生器SVG(static var generator)的无功调节功能依赖其网相位跟随能力,因此受锁相环节影响较大。当电网存在背景谐波、不对称运行等复杂工况时,基于系统电压锁相的方式需要设计正/负序提取、谐波提取等辅助环节,增加了系统的复杂度与非线性。基于此,提出了一种基于输出电流自锁相的SVG控制策略,在不添加辅助环节的前提下提高了SVG在复杂工况下的适应能力。首先,对SVG的控制策略与锁相方式进行了阐述,分析了不同工况下SVG的输出特性。然后,详细解释了所提自锁相方法的工作机理,论证了电流自锁相具备较好的环境适应能力,并通过Bode图分析验证了所提策略具备良好的响应特性。最后,通过实验验证了理论分析的正确性。

70Mvar链式SVG在电弧炉现场的应用

电弧炉是一种非线性强时变负载,会对电网产生电压波动及闪变、谐波、功率因数低等诸多电能质量问题。传统的SVC补偿装置由于响应速度慢,补偿效果有限。SVG是解决电弧炉电能质量问题的最有效装置,但控制算法复杂,国内成功应用于电弧炉补偿的SVG很少。本文介绍了一套70 Mvar链式SVG在国内某电弧炉现场的使用情况。现场测试数据表明,SVG投入运行后,电网存在的电能质量问题得到了明显改善,充分体现了SVG对电弧炉负载优越的补偿性能。

基于SVG的煤矿供电节能监控系统设计

随着煤矿大功率非线性负荷设备的大量投入运行,导致煤矿配电网电能损耗严重,产生谐波污染。针对此问题,该文以某煤矿供电系统为研究对象,以实现煤矿节能优化控制为目标,以矿用隔爆SVG(static var generator)动态无功补偿为工具,通过组态软件开发基于SVG的煤矿配电网节能监控系统。该系统在无功优化补偿、降低功率因数、降低电能损耗等方面具有精准性和实时性,通过SVG监控交互界面实时查看SVG运行过程中各个参数,为煤矿企业节能优化控制提供可靠的技术平台。

适用于多种容量SVG功率柜的设计与应用

静止无功发生器(Static Var Generator,SVG)又称高压无功补偿器,因具有无极补偿、补偿后功率因数高、补偿时间短、使用寿命长和结构简单等优势,成为无功功率补偿技术领域的主要发展方向。文章提出的一种适用多种容量的SVG功率柜,主要包括柜体、风机和托盘组件。柜体内部设有风道。托盘组件包括叉车孔、支撑梁以及阶梯导轨等结构。相邻2个阶梯导轨的阶梯相对布置,托盘组件与柜体活动连接,可以一起放入或取出SVG模组,适用于多种容量的SVG功率柜。这种方法减少了功率柜数量,节省了存储空间,优化了布局,提高了吊装的效率和安全性,减少了电缆接线人员,降低了人工成本。

考虑SVG补偿装置的大型光伏并网系统振荡分析与抑制

大型光伏电站由于远离负荷中心,长距离输电线路所产生的电网阻抗不可忽略,电网阻抗对于多逆变器相并联的大型光伏电站中某一个光伏发电单元而言将会等效放大数倍,从而造成并网点电压降低导致系统不稳定。光伏电站中的静止无功发生器(static var generator,SVG)等无功补偿装置可以用来降低电网阻抗对于并网点电压的影响。然而,研究发现,在补偿容量逐渐增大的情况下,无功补偿装置与逆变器系统之间的相互影响将会使系统出现振荡现象,而在逆变器控制回路内采用串联校正方式可以有效消除这种现象,从而保证系统的稳定运行。仿真结果与实验验证了理论分析的正确性。

考虑负序补偿的角型链式SVG指令电流提取方法

角型链式静止无功发生器(static var generator,SVG)理论上能够进行负序、无功和谐波电流的综合补偿。针对角型补偿器指令电流提取的难题,通过对补偿电路相量图进行几何分析,根据瞬时无功功率理论,推导出dq/变换矩阵。三相电流瞬时值经abc/dq变换、滤波,得到两相旋转坐标系下的负序有功电流分量和负序无功电流分量;再经dq/变换矩阵,可得到角型链式SVG负序补偿所需的相电流指令信号。该变换矩阵可应用于负序补偿系统,也可应用于负序、无功和谐波电流综合补偿系统。所提指令电流提取方法物理意义清晰,算法简单;采用电流瞬时值进行运算,负荷变化时,可实时更新指令电流,动态调节速度快。最后,通过PSIM仿真验证了所提方法的正确性。

基于SVG的电网多节点电压不平衡综合抑制方法

文中提出静止无功发生器(SVG)用于电网多节点电压不平衡治理的综合补偿策略。首先结合对称分量法建立了电网多节点不平衡分析数学模型,研究了单台SVG补偿多节点电压不平衡的机理;其次以2种电网不平衡优化治理目标(各节点负序电压幅值平方和最小及各节点电压稳态不平衡度不大于2%)构建了关于SVG的不平衡综合补偿优化模型,分别依据非线性规划原理和几何辅助分析对优化模型进行了求解;在此基础上,文中利用电能质量监测设备和SVG构建不平衡综合治理系统,通过在线阻抗测量、在线指令优化实现了不平衡综合抑制的SVG在线控制;最后通过PSCAD搭建电网模型验证了所提方法的有效性。

级联H桥SVG直流侧电容电压的二次谐波计算

使用级联H桥来构成静止无功功率发生装置时,每个H桥独立的直流侧电容电压是含有二次谐波的。本文使用开关函数的计算方法,从理论上推导出了二次谐波的计算公式。同时也给出了仿真和试验证明。根据系统提供的电路参数,使用本文得到的公式来计算直流侧电容电压的参考值;根据系统对直流侧电容电压的脉动系数要求来计算得到电容容值。

角形级联SVG不平衡补偿的控制策略

角形级联静止无功发生器(static var generator,SVG)能够对无功和负序电流进行综合补偿,是目前高压大容量应用场合最有效的电能质量解决方案之一。针对角形SVG在电压不平衡工况下的控制问题,分析了线电压与补偿器相电流在各相链节产生的不平衡有功功率;结合相量关系,推导了满足角形SVG线电压相量与相电流相量垂直约束关系的零序电流表达式。在此基础上,提出一种适用于不平衡工况下的角形级联SVG控制方法,能够改善补偿器动态响应性能,减小负序电压对补偿性能的影响。最后,仿真和实验验证了所提控制方法的正确性和有效性。

风电场SVG测试方法研究与结果分析

无功补偿是目前解决风力发电电压稳定问题的主要手段。文中对风电场静止无功发生器(SVG)性能试验的相关标准进行了研究,给出了各项指标的测试方法;利用江苏某风电场进行实测分析,得到试验结论并发现存在的问题;通过对风电场无功损耗的理论分析和录波验证,寻找出无功补偿特性测试结果不理想的原因,给出今后试验时的改进方向。

级联SVG控制策略及死区补偿技术研究

针对应用在中高压大功率领域的级联H桥静止无功发生器(static var generator,SVG)进行了深入研究,提出一种新的控制策略及死区补偿技术。该控制策略通过建立SVG多回路占空比平均值数学模型,计算各相平均导通时间,并通过相移控制及直流母线电压平衡补偿控制,实现级联SVG输出。考虑实际设备运行中器件开关死区引起的输出电压偏差,在计算得到的占空比信号基础上,通过合理增减开关占空比时间,以补偿死区负面效应。所提出的控制策略及死区补偿方法,提高了系统动态响应能力,降低了输出电流畸变,仿真和实验结果均表明所提策略的有效性。

链式SVG直流侧电容均压控制策略的研究

为解决链式静止无功发生器(SVG)直流侧电容均压问题,提出了一种基于逆变桥自身能量平衡原理的软件均压方法。针对采用载波层叠脉宽调制(PWM)的链式SVG,通过对各功率单元直流电容电压大小进行排序,改变分配调制信号的次序,实现对各功率单元电容电压充放电时间的自动调整,从而实现均压的目的。该均压策略简单实用,仿真和实际应用证明了其有效性。

基于反馈线性化控制的级联H桥SVG的控制

级联H桥静止无功发生器(SVG)在两相同步旋转dq坐标系下的数学模型是多变量、非线性、强耦合的。通过非线性状态反馈变换使SVG实现状态反馈线性化,SVG降阶为线性系统,从而实现有功和无功分量的解耦。首先判断该系统数学模型是否符合状态空间精确线性化的充要条件,若满足条件则确定输出函数,对SVG系统电流环进行状态空间精确线性化,并对系统进行稳定性分析。为了验证控制策略的稳态和动态性能,搭建MATLAB仿真模型和10 k V实验样机。仿真和实验样机的实验结果表明:采用所提算法,SVG无功补偿精度较高、稳态特性好、动态响应较快。

级联型SVG双闭环控制稳定性分析

介绍了单相级联型静止无功发生器(static var generator,SVG)的原理与控制系统结构,采用光纤隔离检测技术进行级联单元直流侧电压的测量。考虑光纤隔离检测延时,建立了基于瞬时能量平衡的直流侧电压外环控制数学模型,得到了基于比例积分(proportional integral,PI)控制的传递函数,并进行了电压外环稳定性分析;建立了基于比例(proportional,P)控制的电流内环离散控制模型,分析得到其在离散域内稳定控制的充要条件。样机实验结果验证了所提稳定性分析方法的正确性。

电气化铁路背靠背SVG补偿系统方案研究

针对电气化铁道牵引供电系统存在大量的负序、谐波、无功等问题,提出了基于平衡变压器的背靠背SVG补偿方案.方案中综合潮流控制器装置主要由两个背靠背的单相二极管箝位型三电平电压源变流器构成,主要用于传递有功功率、补偿无功功率及谐波,使得牵引供电系统相对电力系统而言,是一个三相对称纯阻性网络.以实测牵引负荷作为给定负荷进行仿真验证,结果表明,该方案能实时动态地补偿电气化铁道谐波、无功和负序电流,改善电气化铁道电能质量.

基于滑模控制的SVG无功补偿控制策略研究

静止无功发生器(static var generator,SVG)是当今先进的无功补偿装置,但他具有强非线性、强耦合性以及工程设计难以实现等特点,而且在实际工程应用中,补偿装置容易受元器件参数的变化及外界的扰动,影响到装置的无功补偿效果。本文以dq坐标系下的数学模型为基础,提出了一种新型的静止无功发生器双闭环控制策略,其中电压外环采用滑模控制,电流内环采用前馈解耦控制策略。经Matlab/Simulink搭建系统的仿真模型,仿真结果表明,该控制策略设计思路新颖、明确,便于实现,而且控制系统具有较强的鲁棒性和动态性能。