Current Control Strategy of Chain Circuit STATCOM

在链式静止同步补偿器（static synchronous compen-sator,STATCOM）小信号交流模型的基础上,提出简化的STATCOM电流控制闭环系统;分别对典型Ⅰ型、典型Ⅱ型控制系统的电流调节器进行参数优化及比较,分析表明,对于电流阶跃响应,系统处于线性控制状态时超调量相对百分比不变,处于限幅非线性状态时超调量绝对值不变;采用比例调节器的典型I型系统稳态精度稍差,但动态控制精度较高,适合用于链式STATCOM工程装置;在a-b-c坐标系下仿真表明,应用优化设计的典型Ⅰ型系统控制参数,链式STATCOM输出电流可以快速跟踪参考值变化,具有良好的稳定性和跟踪精度。

链式STATCOM高压阀的周期触发和熄灭试验

提出的链式静止同步补偿器(STATCOM)阀周期触发和熄灭试验方法对于装置的工程化具有重要意义,既检验了阀的基本性能,又可以发现工程设计中的缺陷。结合上海西郊变电站±50Mvar链式STATCOM科技示范工程,根据PACAD仿真结果分析了阀在吸收无功和发出无功2种工况下的电压、电流应力。在此基础上,提出了阀周期触发和熄灭试验的试验方法及其试验电路,详细分析了电路的基本工作原理,建立了相应的数学模型,并利用PSCAD仿真软件加以验证。最后给出了试验结果,验证了试验方法的正确性。

35kV直挂式角接链式STATCOM控制策略

在大型电弧炉的补偿应用中,为了应对电网电压不对称的应用条件,提出一种35 k V直挂式角接链式STATCOM网侧电流闭环综合补偿控制策略。该策略将经典电纳平衡补偿和网侧电流闭环控制相结合,使得链式STATCOM装置可以在电网电压不对称条件下对电弧炉负载进行无功、谐波和负序的综合补偿。经35 k V/±40 MVA STATCOM装置实际运行,结果表明:STATCOM装置能够在保持快速的动态响应的同时,实现良好的稳态补偿效果,并能抵御电网电压不平衡造成的影响。

链式STATCOM的改进型逆系统滑模控制策略研究

为提高链式静止同步补偿器STATCOM(static synchronous compensator)系统的解耦精确度和抗扰动能力,提出一种改进型逆系统滑模控制策略。首先采用DSOGI-PLL电流检测法结合对称分量法在系统不平衡工况下建立稳态逆系统解耦数学模型,进而得到正负序有功、无功调制信号。结合改进变速趋近律的滑模控制及载波相移正弦波脉宽调制CPS-SPWM(carrier phase shift-sinusoidal pulse width modulation),完成系统控制器的设计。通过仿真结果表明,采用本文所提出的控制策略与PI控制方法相比较,装置的动态响应能力、补偿系统无功能力更好、鲁棒性更强,验证了所提控制策略的正确性和可行性。

±200MVA链式静止补偿器STATCOM的主电路联接型式分析

从技术性能和经济性等角度详细分析了"Y型"联接型式及"Δ型"联接型式的特点,总结出适合南方电网±200MVA链式静止补偿器STATCOM的主电路联接型式。

基于载波移相PWM控制策略的±200MVA级链式STATCOM的直流电容电压控制方法

本文详细描述了载波移相PWM控制策略,给出了基于载波移相PWM的直流电容电压平衡控制方法,使其适应南方电网±200MVA链式STATCOM的性能要求。

d-q-0坐标系下链式STATCOM电流控制策略

推导d-q-0坐标系下链式静止同步补偿器(staticsynchronous compensator,STATCOM)数学模型,应用线性控制方式,提出d-q-0坐标系下简化的STATCOM模型,设计解耦控制算法,给出解耦控制模型,并进行仿真验证。仿真表明:应用优化设计的控制参数,d-q-0坐标系下链式STATCOM三相电流控制具有较好的跟踪性能和控制精度;在a-b-c、d-q-0坐标系下电流控制都具有良好的快速跟踪性能,表明电流调节器设计方法及参数整定的可行性和有效性。

采用IGCT链式逆变器的50MVA STATCOM

基于链式逆变器的静止无功发生器(STATCOM)具有比基于变压器多重化逆变器的STATCOM更多的优点。文中介绍了50MVASTATCOM的主要作用及技术指标,给出了基于集成门木及换相晶闸管(IGCT)链式逆变器的主电路50MVASTATCOM的构成、基于谐波优化的脉宽调制(PWM)控制策略。装置的满载出厂试验采用等价额定工况运行试验,文中给出了等价额定工况运行试验的原理以及试验结果。试验结果表明,链节设计达到了链式STATCOM技术标准的要求。

基于单极倍频前馈解耦的STATCOM输出谐波抑制

基于单极倍频的STATCOM谐波治理方法,首先根据逆变级联参数推导出谐波成分,针对基波与边带谐波在单极倍频载波移相调制技术加以应用,具有三电平特性的单极倍频使得逆变输出接近正弦波。进一步地,为了提高补偿器输出的电压和电流质量在dq坐标系下加入电压前馈与电流解耦控制技术,实现参数的独立控制与追踪,控制电网电流的稳定。通过仿真与实验结果表明,在加入该控制技术后,谐波治理有明显改善,且电网电流稳定。

大功率链式STATCOM电磁暂态快速等效建模和误差评估

针对含有大量模块的大功率链式静止同步补偿器(STATCOM)存在的电磁暂态仿真速度缓慢的问题,提出一种链式STATCOM级联H桥拓扑的等效建模方法,以提高仿真效率。主要开展了以下的研究:对比分析了经典电磁暂态建模和快速等效建模的原理;推导出级联H桥换流链电压、电流之间的数学模型;结合换流链数学模型及其控制方法,设计出基于MATLAB/Simulink的仿真流程;分析主要电气量如功率模块直流电压、换流链电流和功率等的理论误差。比较精确模型和等效模型的仿真精度和仿真速度,结果表明所提的等效模型与精确模型的仿真误差小于1.2%,仿真时间缩短了80%。可见所提的大功率链式STATCOM电磁暂态快速等效建模和误差评估方法,可以在精度允许范围内大幅降低仿真时间并精确评估模型,具有较强的科学和工程应用价值。

链式STATCOM定频直接功率控制策略

针对传统链式静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)输出功率波动较大的问题,在理论分析和系统建模的基础上,采用参考电压分解和目标函数优化相结合的方法,以电压的平方作为给定和反馈量以降低电压波动对系统功率的影响,应用PI控制器和解耦控制实现瞬时功率的快速稳定控制。结果表明:该方法可实现链节直流电容电压的自平衡,且保留了传统空间矢量调制(space vector modulation,SVM)策略直流电压利用率高的优点,克服了传统SVM查表法随电平数增加复杂度成几何级数增长的缺陷,在满足入网电流总谐波失真(total harmonic distortion,THD)要求的同时可以将瞬时功率波动控制在额定功率的1%以内。

STATCOM装置在中压加氢6kV配电室中的应用

以中压加氢6kV配电室采用链式结构STATCOM无功补偿装置为例,介绍了STATCOM无功补偿装置的基本原理,链式结构STATCOM无功补偿装置的主要特点,计算了中压加氢配电室无功补偿容量的确定过程,讨论了STATCOM装置主要参数的选择过程,最后从电气系统、降低线路损耗、节约经济效益三方面总结出STATCOM装置在中压加氢6kV配电系统的运行效果。

基于内模和滑模控制的链式STATCOM控制策略研究

推导了链式静止同步无功补偿器(STATCOM)的数学模型,并在此基础上提出了一种新的控制策略。针对链式STATCOM非线性、强耦合的特点,提出基于内模原理的解耦控制策略,并进一步引入滑模控制增强系统的鲁棒性。设计了基于PR控制的直流电容电压控制器,以抑制直流电容电压在启动过程中的超调和提高动态调节速度。通过MATLAB/Simulink仿真分析,验证了所提控制策略的有效性和优越性。

暂态电压稳定与新型动态无功补偿装置

大型互联电网因缺乏快速动态无功支撑将面临潜在的暂态电压稳定威胁。本文介绍了新一代动态无功补偿器--链式静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)的作用及其与传统的SVC在性能、运行损耗、价格方面的比较,并介绍了我国自行研制的上海西郊变电站±50Mvar STATCOM关键技术、示范工程的建设及运行情况,给出了分相瞬时电流控制的实时仿真结果。

链式静止同步补偿器动态模型建模方法

链式结构静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)装置具有可分相控制、易于实现模块化设计、可靠性高、谐波特性好、无需多重化变压器、无需器件串联等显著优点,可改善系统暂态稳定,提高系统动态性能,改善用户电能质量,受到普遍重视。链式结构STATCOM的数学模型是研究相应控制策略及装置特性的基础。从单相H桥链节模型入手,研究单相链式STATCOM的动态模型建模方法,分别建立开关周期平均模型和小信号交流模型。通过仿真验证了所建模型的合理性,为装置级控制策略的研究奠定了理论基础。

矿井链式静止同步补偿器电流跟踪控制策略

针对弱电网条件下静止同步补偿器与电网间存在较强的相互影响,电网电压前馈控制策略因存在延时导致抗电网电压畸变效果不佳的问题,提出了一种考虑控制延时的矿井链式静止同步补偿器电流跟踪控制策略。该控制策略以传统的比例谐振控制策略为基础,在电网电压前馈环节中加入补偿环节,该补偿环节等于采样延时传递函数与控制延时传递函数乘积的倒数,采用麦克劳林展开式对补偿环节进行化简,可得到满足要求的补偿环节的近似表达式。加入补偿环节后的控制策略可以消除控制延时及电网电压畸变所造成的影响,使静止同步补偿器在电网电压谐波较大时仍可正常工作。仿真结果表明,该控制策略具有较强的抗电网电压扰动能力和良好的电流跟踪控制效果。

面向配网电压暂降治理的单相无功电流检测方法研究

为解决传输线上由于无功突变引起的电压暂降问题,文中提出了基于同步旋转坐标变换的单相瞬时无功电流实时检测方法。引入基于三角函数变换的虚拟正交信号构造算法,将静止dq坐标系下的单相电流快速准确地变换至同步旋转坐标系;设计增强型滑动平均滤波器并优化滑动长度,以滤除电流信号中的谐波和噪声成分;文中在MATLAB/Simulink环境下进行仿真实验,并搭建单相链式STATCOM实验装置进行验证,结果表明:所提检测方法能够快速准确地跟踪单相配网中的瞬时无功电流变化,实现单相链式STATCOM的高性能控制,保证无功突变前后配网的稳定运行,验证了所提方法的有效性和先进性。

±200 Mvar链式静止同步补偿器保护功能设计

为保障直挂电网的百兆乏级静止同步补偿器(STATCOM)的装置安全和电网安全,需建立一套完整可靠的保护系统。文中基于南方电网4套百兆乏级链式STATCOM的科技创新和工程实践,阐述了STATCOM装置的全套保护功能设计。利用出口策略对功率单元保护进行分类,并利用信号来源对换流链保护进行分级,根据故障的严重程度采取旁路、闭锁、跳闸三级出口策略。通过双重过流保护和STATCOM跳35kV开关失灵保护的设计,提高了STATCOM运行的安全性。通过功率单元在线旁路功能和换流链过流闭锁重启功能的出口策略优化设计,实现了保护与控制一体化,保障了STATCOM运行的高可靠性。

基于变压器隔离型链式逆变器的D-STATCOM及其控制

为了克服传统配电静止无功补偿器(D-STATCOM)主电路拓扑结构存在的缺陷,提出了一种新型主电路拓扑结构——基于变压器隔离型链式逆变器的主电路拓扑结构。进行了基于载波移相空间矢量脉冲宽度调制(SVM)脉冲控制策略的仿真研究。在三相直流电容共用情况下,给出了不平衡负荷补偿的控制算法。基于以上原理的±10kvarD-STATCOM的实验结果表明了所提主电路结构的有效性及不平衡负荷补偿控制方法的正确性和实用性。

基于EtherCAT总线技术的链式STATCOM控制系统

为了使静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)控制系统具有灵活的扩展性、灵活的信息配置功能、高速的传送速率、极短的数据交换时间以及精确的时钟同步,提出了一种用于链式STATCOM的基于EtherCAT总线技术的控制系统。该控制系统采用2个EtherCAT总线网:(1)主控网采用串型通讯方式,从站有数据采集从站、开入开出从站、调节保护从站和暂态故障记录从站;(2)模块网采用星型通讯方式,所有从站经耦合器引出,从站有调节保护从站、暂态故障记录从站以及所有模块从站。调节保护从站和暂态故障记录从站都隶属于2个EtherCAT总线网。该控制系统在调节保护从站、暂态故障记录从站以及所有模块从站中均使用数字信号处理器(digital signals processor,DSP)实现控制,可显著提高信号传输速度和控制速度,能够满足实时控制要求。实验结果表明,该控制系统极大提高了装置的扩展性、配置功能、传输率,达到了精确的同步,可应用于链式STATCOM及其他采用链式换流器的柔性交流输电(flexible AC transmission systems,FACTS)装置中,具有控制目的明确、易于实现、控制效果稳定等特点。