基于改进单纯形算法的HSVS补偿系统自适应PID控制研究

结合机械投切电容器(MSC)、晶闸管投切电容器(TSC)及晶闸管相控电抗器(TCR)特性,本文设计了1种新型的混合型静止无功补偿系统(HSVS),使MSC、TSC、TCR分别工作在粗调、细调和精调的工作模式。为解决PID控制对这三者的配合问题,提高控制精度与系统鲁棒性,引入了单纯形算法作为PID参数的学习函数,并对单纯形算法的步长调整以及测度引入加以改进。仿真实验证明,与普通的自适应PID控制器相对比,改进了单纯形算法的自适应控制在混合型无功补偿系统电压控制中的可行性与高效性,提高了补偿精度与适应性。

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。

一种具备谐振抑制能力的新型SVC及控制策略

为了兼顾谐波治理需求,同时避免传统无源滤波器容易引起系统谐波谐振的问题,提出一种基于混合型有源滤波器(HAPF)的新型静止无功补偿器(SVC)结构,并量化推导了有源滤波部分的谐波控制系数的合理设计范围。在此基础上,提出一种基于同步旋转坐标和改进广义积分控制的HAPF控制策略,从频率特性角度剖析了闭环跟踪精度及控制稳定性,并进一步校核新型SVC的谐振抑制能力。最后,搭建新型SVC样机实验平台,验证了所提方法的可行性和有效性。

一种考虑再生制动能量反馈的混合铁路功率调节器

为低成本地解决高速铁路或重载铁路牵引供电系统中的三相电流不平衡问题,提出了一种考虑电力机车再生制动能量反馈的混合铁路功率调节器HRPC(hybrid railway power conditioner)对负序电流进行补偿。HRPC由模块化RPC和所提的一种新型静止无功补偿器SVC(static var compensator)组成。首先,详细介绍了HRPC的拓扑结构及其工作原理,分析了列车不同运行工况下的三相电流不平衡度及负序补偿原理。然后,设计了模块化RPC和新型SVC的控制策略。最后进行了仿真验证。仿真结果表明,所提HRPC具有较好的负序补偿能力,且降低了补偿装置的成本,易于工程应用。

采用专家决策的混合型无功补偿器

针对企业低压侧配电网大量感性无功设备消耗无功功率的情况而导致电能质量下降的问题,企业普遍采用并联电容器进行无功功率补偿,难以保证精度且可能伴随谐振发生。而DSTATCOM可以连续动态输出无功,但其成本较高,难以做到大容量运用。为实现高能耗企业低压配电网电气节能的目的,提出了一种兼顾DSTAT-COM快速无功补偿及TSC低成本大容量无功补偿优势的混合型无功补偿器。该系统由一台较小容量的DSTAT-COM和较大容量的多组TSC构成,其中DSTATCOM能实现快速连续无功调节,TSC实现无功的分级调节,二者协同工作实现低成本快速无级无功调节,仿真和实验结果表明了所提控制策略的正确性和有效性。

三相-两相牵引变电所用无功动态补偿与谐波治理混合系统的研究

针对单相牵引负荷波动性大,随机性强,造成大量谐波、无功及负序分量的特点,提出一种应用于电气化铁路的单相无功动态补偿与谐波治理混合系统(hybrid var and harmonic dynamic compensator,HVHC)。系统由混合型有源电力滤波器(hybrid active power filter,HAPF)及静止无功补偿器(static var compensator,SVC)组成,其中SVC包括晶闸管投切电容器(thyristor switched capacitor,TSC)和晶闸管控制电抗器(thyristor controlled reactor,TCR),用来动态连续补偿无功功率,HAPF用来动态抑制电网及无功补偿装置产生的谐波,电力机车产生的负序分量可通过在平衡变压器接线方式下控制2个牵引供电臂的负载来消除。提出HAPF和SVC复合控制策略及分频控制方法,可有效地消除两者之间的耦合,提高单相系统谐波及无功电流的跟踪精度,克服电网电压畸变对系统的影响。仿真及实验结果证明该系统响应速度快,抗干扰能力强,治理效果满足要求。

基于电力系统全数字实时仿真装置的大电网机电暂态–电磁暂态混合仿真

对高压直流输电和柔性交流输电系统设备的准确仿真需建立详细的电磁暂态模型,而大电网中建立所有设备的电磁暂态模型来进行计算是不现实的,针对该问题,采用了3个典型算例,详细介绍了应用电力系统全数字实时仿真装置的混合仿真功能进行大规模电网仿真的过程。将大电网分为电磁暂态子网和机电暂态子网,其中大电网局部或某些关注的设备作为电磁暂态子网,其余网络作为机电暂态子网,电磁暂态子网中的设备用详细的电磁暂态模型描述。将混合仿真计算结果与传统的机电暂态仿真结果相比较,验证了混合仿真的准确性。

直挂式高压配网电能质量一体化治理技术及其应用

为了实现高压配网无功、谐波和负序的同时补偿,结合有源和无源的优势,提出一种由廉价大容量TCR型SVC与快响应小容量级联SVG构成的低成本混合动态直接补偿系统。前者对变化缓慢的无功功率和负序电流进行补偿,而后者对前者与负载的补偿后残留的无功功率和谐波进行快速补偿。结合实践经验,对两者的容量分配和有源容量计算进行了推导。为提高整个系统对谐波的抑制效果,提出了基于规则分类和电压波动神经网络预测的SVC和SVG协同控制策略。将该系统投入电弧炉群配网,对比分析投入前后的主要电能质量参数,验证了该方法的可行性和有效性。

N+1混合无功补偿系统的研究

提出了一种采用N组电容器和1台静止无功补偿器构成的N+1混合无功补偿系统,电容器组采用2进制编码。给出了2进编码电容器组的投切策略和基于瞬时无功功率理论的静止无功补偿器的控制方法。与传统的电容器无功补偿结构相比,该混合补偿结构可实现连续无功补偿;与单独的静止无功补偿器相比,可大大降低成本。无功补偿案例的仿真结果验证了上述系统和方案的正确性和有效性。

基于SVG+智能电容的混合式无功补偿系统研究与设计

为了实现低成本、精确地大容量无功补偿,设计了一种基于"SVG+智能电容"混合式无功补偿系统。系统由一台高精度补偿的小容量静止无功发生器(Static Var Generator,SVG)和多台智能电容组成。首先对混合系统中SVG的电流跟踪控制进行分析,针对PI控制对周期性信号跟踪性差和重复控制在负载突变时导致补偿电流畸变的问题,提出采用加权式并联型重复控制的电流跟踪控制策略。然后对整体系统的运行特性进行分析,给出系统无功分配控制方法。最后以TMS320F28335作为混合式系统的核心控制器,设计了一套混合式无功补偿系统。通过仿真和试验结果表明,混合无功补偿系统可以对无功电流进行有效的补偿。

V/v牵引供电所混合型电能质量控制系统负序优化补偿策略

为了解决V/v牵引供电系统负序和无功等问题,结合有源和无源的优势,研究了一种由铁路功率调节器和静止无功补偿器构成的低成本混合型电能质量控制系统。为了在不同负载工况下能够在线实时精确计算最优补偿容量,首先对混合补偿结构的原理进行分析,引入了二次侧两臂有功电流大小比KI、有功补偿系数λ、负序无功补偿角度φ,进行了负序优化补偿的公式推导及理论分析。在一定的负序电压不平衡度下分析了λ与φ之间的关系式,推导出有功与无功补偿之间的关系,并提出一种补偿方案进行容量优化。该方法不需要事先离线计算,可根据两臂负载情况在线实时精确计算最优补偿容量。实例计算和仿真分析表明了所提方法的正确性和经济性。

具有谐振抑制功能的新型SVC拓扑设计及控制方法

提出一种新型静止无功补偿器的拓扑结构及相应的控制方法。为了提高装置的补偿性能,引入了重复控制。针对10kV电网系统的10MVA不控整流负载,设计了新型静止无功补偿系统。仿真结果表明:新型静止无功补偿器能有效抑制无源滤波器与电网发生的谐振,具有谐波补偿精度高、响应快的特点,适用于高压大容量无功功率和谐波补偿的场合。

一种基于NPC和H桥混合级联的6kV静止无功发生器

采用中点钳位型(neutral-point clamped,NPC)三电平功率单元和H桥级联型(cascade H-bridge,CHB)功率单元混合级联构成6kV静止无功发生器,以降低CHB功率单元数。基于构成的混合级联型静止无功发生器(hybridcascade staticvar generator,HC-SVG)拓扑设计调制方法,分析NPC三电平功率单元中点电压,建立NPC三电平功率单元直流电压与HC-SVG调制电压利用率的数学关系,得到NPC三电平功率单元直流电压对HC-SVG调制电压利用率的影响曲线,并与采用两电平功率单元和H桥级联功率单元构成的HC-SVG进行对比,表明基于NPC三电平功率单元的HC-SVG的CHB级联单元数可减少30%。构建HC-SVG的控制方案,并选择6kV/3MvarHC-SVG主电路参数,通过仿真验证HC-SVG的有效性。

基于静止无功补偿器动态相量模型的混合仿真算法

为了提高含非线性元件电力系统的仿真速度,采用动态相量技术,提出了机电暂态与动态相量(TSP-DP)混合仿真算法.推导了考虑谐波特性的静止无功补偿器(SVC)的动态相量模型,并基于网络分解思想,将外部系统使用传统准稳态模型进行机电暂态仿真;SVC采用动态相量模型进行电磁暂态仿真,并嵌入传统机电暂态仿真程序,2种仿真通过接口母线进行数据交换和仿真协调,以实现全网的TSP-DP混合仿真.在含SVC的IEEE 9母线和新英格兰39母线系统上进行了仿真验证,结果说明TSP-DP混合仿真算法具有与DCG EMTP全网电磁暂态仿真相同的精度,比传统混合仿真效率提高了1倍.

一种混合无功功率补偿容量配置策略及其应用

基于SVC和STATCOM的混合无功补偿系统结合了SVC和STATCOM两种技术的优点,可有效消除补偿成本和补偿装置类型之间的壁垒,但在实际应用中,由于补偿容量配置不当,混合补偿系统会出现装机容量过度冗余、补偿装置工作状态混乱、工作效率低下等问题。提出一种基于历史状态的选择性配置策略,通过对历史无功需求量的分析,在既定的分配规则基础上,对补偿额度进行合理分配,有效地提高了补偿装置的工作性能和供电质量。

计及风电场随机特性的SVG模型参数智能辨识方法研究

为了获得更准确的静止无功发生器(static var generator,SVG)模型参数以满足风电并网系统安全稳定运行的要求,提出一种计及风电场随机特性的SVG模型参数智能辨识方法。首先,通过分析SVG的动作特性建立其数学模型。然后,研究了风电场随机特性对辨识结果的影响途径和机理。最后,针对风电场随机特性引起的辨识结果不准确问题,提出一种考虑风电场随机特性的SVG模型参数多方式混合辨识方法,为准确辨识风电场SVG模型参数提供了新的方法。参数辨识仿真实验结果验证了所提方法的可行性。

混合无功补偿系统在风电场电网中的应用研究

根据风电场动态无功补偿装置在运行中存在的问题和风电场运行的特点,提出了一种混合无功补偿系统。对混合无功补偿系统的不同搭配方案和各种组合的优缺点进行了比较,并对采用同一控制器的磁控电抗器(MCR)和静止无功发生器(SVG)型混合无功补偿系统的系统组成和控制策略进行了分析。最后,对MCR和SVG型混合无功补偿系统在风电场电网故障时为风电场提供无功支撑的能力进行了仿真。仿真结果表明混合无功补偿系统能够为风电场提供更为合理的无功支撑,既具有较好的经济性,又能满足风电场不同运行工况对无功补偿的要求。

闽粤联网工程有源滤波器设计方案及其二次控保系统研究

背靠背闽粤联网直流输电工程是国家电网和南方电网联网的标志性工程,工程中混合式有源滤波器(HAPF)和静止无功发生器-有源滤波器(SVG-APF)方案尚属国内常规直流工程中的首次应用。本文介绍APF在高压直流工程中的首次示范性应用方案,阐述闽粤联网工程中HAPF和SVG-APF的应用原理、二次控制保护系统和接口设计方案,以及通过相应技术克服APF在高压领域应用的困难,期望为其他直流工程提供参考。

微网中的混合式无功补偿方法与应用

针对微网的电能质量问题进行分析,提出一种混合式无功补偿的方法,在充分利用现有电容投切无功补偿装置的基础上,使用静止无功发生器(static var generator,SVG)控制静态电容器组的投切,达到电能质量控制的目的。

变压器集成级联混合无功补偿设备研究

变压器位于电网枢纽位置,是无功与谐波等不良因素的聚集地。以变压器为补偿节点,提出一种将级联混合无功补偿设备与变压器结合的新型装置。混合无功补偿系统通过DYn11变压器的高压侧三角形绕组抽头与系统相连,向抽头注入无功电流实现电能质量提升;根据无功补偿设备性能特点,在瞬时功率理论基础上,提出将功率分解应用于混合无功补偿系统,将高频功率分配给静止无功发生器(Static Var Generator,SVG)补偿,低频功率分配给新型结构进行补偿;提出一种基于自适应控制算法的控制策略,提升系统鲁棒性。经仿真验证方案的有效性,对级联结构的混合无功补偿系统的发展具有一定参考意义。