静止坐标系下D-STATCOM自适应无差拍控制

提出一种静止坐标系下配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)的自适应无差拍控制方法。首先针对传统的D-STATCOM无差拍控制模型在开关频率低时存在较大误差的问题,将一个开关周期内的电网电压作为变化量来考虑,建立了新的静止坐标系下的D-STATCOM的无差拍控制模型。其次,为了克服D-STATCOM参数变化对补偿器性能的影响,利用最小二乘法进行参数的在线估计,以自适应修正控制模型,提高了补偿精度。另外,为了满足该控制方法对补偿电流参考值和电网电压进行预测的要求,提出一种复合预测方法,有效地提高了预测算法的精度和动态性能。仿真和实验结果表明所提出的控制方法具有控制精度高、响应速度快的特点。

链式D-STATCOM的无源性控制

配电网静止同步补偿器(distribution static synchronous compensator,D-STATCOM)由于其突出性能已被证明是配电网无功动态调节的有效手段,然而链式结构D-STATCOM每一相都由多个H桥逆变单元级联而成,是一个非线性多变量、强耦合的系统,难以同时实现无功电流与直流电压稳定均衡的控制。经过等效电路变换,建立单个H桥逆变单元的控制电路模型;基于无源性控制理论,设计无源性控制率,确保了对指令电流的渐进跟踪;通过给定指令电流,实现了链式D-STATCOM的无功电流的控制和直流电压稳定的控制;利用H桥逆变单元之间的能量交换实现了直流电压的均衡控制。仿真以及10 kV、±5 Mvar工程实际应用表明,此控制算法能够在实现无功电流控制的同时实现直流电压的稳定与均衡控制,且稳态特性好、动态响应快、算法实现简单、鲁棒性强,具有很强的工程实用价值,为链式D-STATCOM的研究、发展和产业化提供了基本保障和良好的平台。

基于直接电流控制的D-STATCOM装置研制

根据配电网无功功率动态补偿的工程需求,研制了一种基于DSP直接电流控制的±50 kVA配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)装置。详细介绍了D-STATCOM构成、开关器件选型、输出滤波器设计和功率器件驱动电路设计等关键技术,并设计开发了基于TMS320LF2407型数字信号处理器DSP的直接电流控制器,在此基础上进行了D-STATCOM负荷综合补偿的开环并网和闭环并网实验研究。实验结果表明该装置无功动态补偿性能优越,并能有效抑制负荷谐波和三相不平衡,从而验证了所研制的D-STATCOM装置及其设计方法的可行性。

链式D-STATCOM建模及其状态反馈精确线性化解耦控制

配电网静止同步补偿器(distribution static synchronous compensator,D-STATCOM)由于其突出性能已被证明是配电网无功动态调节的有效手段。然而链式结构的D-STATCOM由多个H桥逆变单元级联而成,是一个非线性多变量、强耦合的系统,难以建立精确的数学模型,从而给控制器设计及应用带来困难。通过等效电路变换建立链式D-STATCOM的精确非线性数学模型;然后基于微分几何理论提出一种状态反馈精确线性化方法,将链式D-STATCOM非线性系统精确线性化;最终实现链式D-STATCOM的有功、无功解耦控制器设计。仿真与工程实际应用表明,该数学模型及其控制策略对链式D-STATCOM能够实现完全解耦,无功电流控制的动态响应快、稳态特性好。

D-STATCOM的输入—输出反馈线性化滑模变结构控制

为提高配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)控制系统动态性能和鲁棒性,提出一种基于输入—输出反馈线性化与积分滑模控制相结合的D-STATCOM控制方法。该方法利用输入—输出反馈线性化实现D-STATCOM有功电流与无功电流的解耦,消除D-STATCOM直流侧电容电压的非线性特性,使之在支撑公共耦合点(PCC)处电压的同时快速稳定直流侧电压,并利用积分滑模控制增强其对参数摄动的鲁棒性。仿真和物理实验结果表明,D-STATCOM采用文中提出的控制策略,配电网PCC处电压和直流侧电容电压均能快速、准确地调整到其参考值,并在外部干扰及参数变化时具有较强的鲁棒性。

链式D-STATCOM的鲁棒L_2性能准则设计

为提高控制系统鲁棒性,提出一种链式静止同步补偿器(distribution static synchronous compensator,D-STATCOM)的鲁棒L2性能准则设计新方法。首先通过等效电路变化,将对链式D-STATCOM的控制电路模型转换为对单个H桥逆变单元的控制电路模型;在所建立的考虑干扰和参数摄动影响的单个H桥逆变单元控制电路模型基础上,通过对误差系统方程的等价变换,将参数摄动的影响转化为周期干扰的一部分;然后利用重复控制与无源性控制相结合的新方法实现链式D-STATCOM的鲁棒L2性能准则的设计。其中,重复控制对周期干扰进行补偿,无源性控制确保重复控制的收敛性和对控制目标的渐近跟踪,并抑制非周期干扰对控制效果的影响;通过给定指令电流,实现链式D-STATCOM的无功电流的控制和直流电压稳定的控制;利用H桥逆变单元之间的能量交换实现直流电压的均衡控制。仿真以及10 kV、5 Mvar工程实际应用结果表明,所提方法能够在实现无功电流控制的同时实现直流电压的稳定与均衡控制,且稳态特性好、动态响应快、算法实现简单、鲁棒性强,具有较强的工程实用价值。

基于简化情感的D-STATCOM控制器设计

为了提高配电网静止同步补偿器(distribution static synchronous compensator,D-STATCOM)无功稳压控制系统的抗干扰能力和动态性能,提出一种基于简化情感的D-STATCOM无功稳压控制器设计方法,该控制器省去情感模型的眶额皮质,并隐藏奖励信号,减少情感控制器参数,结构简单,计算能力强。对控制器结构进行分析表明,它是一种具有变结构特性的PI控制器,参数具有自学习能力。仿真和实验结果表明,情感控制器相比于传统的PI控制器,在公共耦合点电压跌落时表现出来的适应性和稳定鲁棒性更强,验证了该控制器的有效性和可行性。

不平衡系统中D-STATCOM的控制策略

不平衡系统中配网静止同步补偿器D-STATCOM的控制是D-STATCOM的重要研究内容。提出一种根据FBD功率理论,以单位功率因数为补偿目标的D-STATCOM新型控制方法。该控制方法将目标电流进行序分解,对其正、负序分量分别转换到两个独立的旋转坐标系中,对正、负序电流的d轴和q轴分量分别采用比例-积分(proportional integral,PI)控制。由于正序和负序分量在相应的旋转坐标系中d轴和q轴分量均为直流,简化了控制器设计。该方法采用电网电流控制的闭环结构,直流侧电容电压的调节模块直接产生电流的参考值,不需要复杂的无功电流检测过程,控制系统结构简单。

不平衡工况下链式D-STATCOM的控制策略

对工作在不平衡条件下的星型连接的链式D-STATCOM提出一种控制策略。通过等效变换,考虑未知干扰和参数摄动,建立abc坐标系下精确的数学模型。一种无源性控制与重复控制相结合鲁棒L2增益性能的新方法用于实现电流控制,重复控制用于补偿周期性干扰,无源控制用来保证重复控制的收敛性和对控制目标的跟踪,同时也补偿非周期干扰对系统的影响。直流电压控制由三层组成,第一层通过注入正序有功电流,第二层通过注入零序电压,第三层基于H桥单元之间有功能量的交换。控制策略的有效性通过仿真和在10 k V,±5 MVar的链式D-STATCOM装置工程测试所验证。

基于直接电流控制的D-STATCOM动态建模与系统仿真

配电网静止同步无功补偿器D-STATCOM是重要的用户电力设备,能够有效解决配电网中电压波动与闪变、三相电压不平衡、电网谐波污染等电能质量问题。针对配电网静止无功补偿器D-STATCOM的动态性能,用开关函数法建立了D-STATCOM的动态数学模型,然后依据瞬时无功理论对直接电流控制的D-STATCOM控制系统进行了设计。根据所建立的数学模型和控制系统,搭建了D-STATCOM的系统仿真模型,得到了D-STATCOM的动态仿真图。仿真结果表明,基于直接电流控制的D-STATCOM具有良好的动态性能。

状态PI调节器在D-STATCOM双闭环控制中的应用

针对D-STATCOM的强耦合特性,分析D-STATCOM的系统构成,在构建dOq坐标系下D-STATCOM系统数学模型的基础上,将基于状态PI调节器的最优跟踪控制策略和模糊自适应PI控制分别应用于D-STATCOM系统的电流内环和电压外环控制。研究结果表明:该控制策略使系统的无功电流和有功电流都具有很好的动态和稳态响应,在3 ms内即可达到稳态,且稳态时电流误差为0 A;在无功负荷突加时系统时响应速度快,所需时间大约为3个工频信号周期;该控制策略性能优良,结构简单,容易实现,满足D-STATCOM电压补偿的要求。

D-STATCOM指令电流检测算法研究

配网连续动态无功发生器(D-STATCOM)是一种用于动态补偿无功和不平衡,抑制谐波的新型电力电子装置。对D-STATCOM的FBD法、同步旋转坐标理论进行对比分析,提出了一种新的自适应检测算法。运用Matlab/Simulink工具进行仿真分析,仿真和实验结果论证自适应检测算法的有效性,同时工程现场应用的运行结果证明了运用自适应检测算法时D-STATCOM具有良好的动态性、可靠性及实用性。

D-STATCOM的一种无锁相环补偿电流检测法

对于配电网静止同步补偿器(D-STATCOM),实时准确地检测出补偿电流直接决定着D-STATCOM的补偿性能。在ip-iq法的基础上,提出了一种无锁相环并适合于电网电压畸变且不对称情况的提取电网基波正序电压正余弦信息的方法,相对于传统ip-iq法在不增加延时的基础上,消除锁相环对补偿电流检测的影响,提高了对补偿电流检测的精度,进而改善了D-STATCOM的补偿性能。最后在Matlab/Simulink环境中搭建仿真模型,验证了该方法的正确性和优越性。

基于直接电流控制的D-STATCOM数学建模与控制系统仿真

配电网静止同步无功补偿器D-STATCOM是用户电力的重要设备,能够有效解决配电网中电压波动与闪变、三相电压不平衡、电网谐波污染等电能质量问题,是目前国内外研究的热点。本文建立了D-STATCOM的动态数学模型,依据瞬时无功理论以及直接电流控制方法对D-STATCOM的控制系统进行了设计,并根据所述数学模型和控制系统搭建了D-STATCOM的仿真模型,进行了仿真分析。仿真结果表明,本文所述的基于直接电流控制的D-STATCOM具有很好的补偿效果,对于容行和感性负载均能准确检测并迅速补偿,动态性能良好。

D-STATCOM无功补偿装置的研究

目的分析电力系统中静止同步补偿器(D-STATCOM)进行无功补偿的意义及其与传统无功补偿装置的区别。方法通过对其工作原理的分析、电流间接控制方法的使用以及不平衡负载补偿方法原理的介绍,可看出D-STATCOM的补偿性能优于传统的无功补偿器。结果通过对文中提到的控制策略的分析比较,确定了采用双变量协调控制的控制方式来提高动态补偿效果,同时提出了对不平衡负载电流补偿的新方法,该方法可以节省装置的硬件资源。结论D-STATCOM补偿器对用户电力的电能质量动态补偿和静态补偿效果比较好。

D-STATCOM实时同比例限流保护的研究

并联型配电网无功补偿装置(D-STATCOM)在电力系统实际运行中经常发生输出电流过大的情况,需要采取有效的限流措施来保护设备。针对现有限流方法的不足,提出了实时同比例限流方案以防止过电流损害设备。这种保护方法的优点在于:当D-STATCOM发生过流期间,电流被限制在允许范围内,并使装置在其能力范围内继续起到补偿的作用,而且谐波补偿效果较好。通过仿真研究证实了该保护方案的有效性和实用性。

基于MMC的D-STATCOM直流侧电压控制策略研究

针对模块化多电平换流器(MMC)子模块单元器件参数差异、并联损耗等原因导致的配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)直流侧电压不稳定问题,提出一种直流侧电压分层控制方法。通过电路的等效变换,建立基于MMC拓扑的D-STATCOM装置补偿电流和环流的数学模型,同时采用准比例谐振(PR)控制策略实现对指令补偿电流的跟踪和2倍频环流分量的抑制。通过对MMC模块整体、相间及各个单元分别控制,进而实现对直流电压的全局控制。最后,通过相关仿真和实验验证所提电流、电压控制策略的有效性。

用于间谐波补偿D-STATCOM直流电压分析控制

这里通过所建立的单个H桥逆变单元等效模型对配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)直流侧电压进行分析,推导出直流电压交流分量中高次谐波分量和低次谐波分量的幅值表达式;通过给定指令电流,实现了DSTATCOM的间谐波补偿和直流电压的总和控制;基于相内各H桥逆变单元之间的有功能量交换确保了各个模块直流电压的均衡,以此提出了直流电压总和控制与直流电压均衡控制相结合的控制策略。最后,通过仿真和实验结果验证了所提控制方法的有效性。

基于LCL的D-STATCOM配电网电压波动与闪变的抑制研究

配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)用于抑制配电网电压波动与闪变。为使D-STATCOM输出电流的谐波含量满足要求,多通过单电感L限制高频谐波电流。但中高功率时,满足谐波标准所需的L值增大,从而会引起D-STATCOM直流侧的电压值增加、装置的体积增加等问题。为此,本文使用LCL滤波器代替了传统L滤波器,从而减小了总电感值,降低了系统的体积与成本。仿真验证了理论的正确性,证明了基于LCL滤波器的D-STATCOM不仅对配电网电压波动与闪变有很好的抑制作用,同时与基于L滤波器的D-STATCOM相比,输出电流的谐波抑制效果更好。

应用于风电场的D-STATCOM控制器设计

针对风电场存在的电压暂降等电压问题,采用配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)进行治理。介绍了应用于风电场的配电网静止同步补偿器的系统构成,提出了一种应用于风电场的D-STATCOM的控制器设计方案,给出了控制器的硬件和软件设计构成。同时,以DSP处理器为核心,提高了控制器的运算速度和控制精度。实验结果表明,本文提出的D-STATCOM的控制器设计方案,控制性能优良,实用性强,具有较好的工程应用前景。