基于反馈解耦控制的链式STATCOM研究

链式STATCOM在高压大容量无功补偿中具有良好的应用前景,控制策略的选取将直接决定STATCOM设备能否快速、准确地响应电力系统无功功率的变化。分析了链式STATCOM的工作原理和数学模型,通过PARK坐标变换,将三相交流量转变为两相直流量,以此建立了链式STATCOM的有功_无功状态反馈解耦控制模型。针对此模型,利用PI控制,实现了有功电流和无功电流的解耦和线性化控制;并运用单极倍频CPS-SPWM调制技术,使级联H桥STATCOM系统能够在较低的开关频率下实现较好的补偿效果,系统动态响应迅速,稳态无静差。通过仿真分析,验证了该控制策略在H桥级联型STATCOM系统中应用的可行性。     

电网不平衡下链式STATCOM补偿与控制策略

针对电网电压不平衡工况下的链式STATCOM的运行特性与控制策略问题,通过对比研究三角形与星形两种链式STATCOM的补偿特性,提出一种基于等效电纳变换法的星形链式STATCOM的零序电压计算方法,并在两相静止坐标系下完成不平衡电流跟踪控制。仿真与实验结果表明,在电网不平衡时,所提出方法不但能使星形链式STATCOM正常运行,而且能够补偿无功负载,减轻电网电流不平衡度,最终扩展了星形链式STATCOM的运行范围。     

负载不平衡环境下链式STATCOM的控制方法

正针对负载不平衡环境下链式静止同步补偿器(STATCOM)的控制问题,建立了其不平衡条件下正序、负序数学模型,构建了正序及负序环境下链式STATCOM的神经元解耦控制模型,提出一种基于神经元解耦的负载不平衡下链式STATCOM的正序-负序双环控制方法,正序控制环控制STATCOM装置补偿负载所需无功,负序控制环补偿负载不平衡情况下的负序电流,引入神经网络提高系统响应速度及控制准确度。采用主从控制方案实现控制要求,主控制器用于实现负载不平衡下正序-负序双环控制算法;从控制器利用有功电压均等分配的控制方法来实现各模块直流侧电容电压平衡。仿真与实验表明:该方法可以有效地解决链式STATCOM对不平衡负载的补偿问题,具有一定的工程参考价值。     

电气化铁路电能质量综合治理控制策略研究

链式静止同步补偿器(STATCOM)是解决现有的电气化铁路电能质量问题的有效手段。针对链式STATCOM提出了一种多PR调节器并联的多目标控制策略,可以自动补偿无功电流及部分低次谐波电流,同时,也可对链节悬浮电容电压的平衡进行有效控制,达到电气化铁路电能质量综合治理的目的。最后,通过链式STATCOM实验样机,验证了多目标控制策略的可行性及有效性。     

负载不平衡下链式STATCOM的控制方法

针对链式静止同步补偿器(STATCOM)在负载不平衡情况下的控制问题,建立了其正序、负序数学模型,详细推导了在负载不平衡时正序和负序环境下的反馈线性化解耦控制方程,提出一种基于反馈线性化与重复控制相结合的负载不平衡下链式STATCOM双环叠加控制方法,正序电流环控制装置补偿负载所需无功,负序电流环补偿负载不平衡情况下的负序电流,引入重复控制抑制装置本身产生低次谐波和扰动。采用主从控制方案实现控制要求,主控制器用于实现系统不平衡下双环叠加控制算法;从控制器利用有功电流均等分配来控制直流侧电容电压平衡。仿真和实验表明:该方法可以有效地解决链式STATCOM对不平衡负载的补偿问题,具有一定的工程参考价值。     

电气化铁路用单相链式STATCOM控制策略

为了研究单相链式STATCOM(static synchronous compensator)对电气化铁路电能质量问题的治理情况,在建立单相链式静止同步补偿器的数学模型基础上,得出单相链式结构中链节悬浮电容的充放电规律,从而提出一种基于占空比调节的悬浮电容电压平衡控制策略。针对单相链式STATCOM的电流控制问题,基于内模原理,采用准PR调节器对交流正弦电流信号进行跟踪,最后结合悬浮电容电压平衡控制策略及电流控制方法,给出了链式STATCOM的电压外环,电流内环的双闭环整体控制策略,并在6MVA STATCOM仿真模型上进行了仿真研究。同时,构建了基于DSP+FPGA的STATCOM原理样机,并进行了相关实验。仿真及实验结果验证了所提控制策略的有效性及可行性。     

系统电压不平衡下链式静止同步补偿器控制研究

针对三角形连接的链式静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)系统电压不平衡下的控制问题,提出分相瞬时电流控制策略,在此基础上研究了链式STATCOM在不平衡电压下的补偿模式,提出无功补偿和电压控制2种改进裂补偿模式,并设计了其离散化电流环控制器.通过分相瞬时电流控制能够维持链式STATCOM在不平衡电压下的正常工作,2种改进型补偿模式使链式STATCOM能够有效的对不平衡系统进行补偿,仿真验证了所提控制策略及补偿模式.研制了一台三相36个链节的物理样机,并在样机上进行实验,证明了所提方法的正确性和有效性.     

基于逆系统方法有功-无功解耦PWM控制的链式STATCOM动态控制策略研究

大容量链式静止同步补偿器(链式STATCOM)具有独特的优点,但也存在无功动态响应时间常数大的劣势.该文结合国家电网公司攻关项目--上海西郊变±50Mvar链式STATCOM的研制,重点研究了正常工况下链式STATCOM的快速闭环无功控制方法.建立了链式STATCOM的有功-无功暂态模型,通过引入多变量非线性控制逆系统方法,设计了基于逆系统方法和有功-无功解耦的非线性动态无功控制策略.在一台链式STATCOM物理样机上实现该动态控制策略,实验结果表明所提的无功闭环控制方法具有优良的动态性能,使链式STATCOM的闭环无功响应时间减小至10ms以内.     

一种STATCOM指令电流检测及控制策略研究

基于瞬时无功理论的静止同步补偿器(STATCOM)指令电流检测法在现有检测技术中得到了广泛应用,但指令电流检测的实时性会受到低通滤波器(LPF)性能与坐标变换的影响。提出采用锁相环(PLL)来获取负载基波有功电流相位,从而构造出等效基波电流,提取出谐波和无功电流的方法。基于该检测算法,提出了相应的直流侧电压控制策略,并进行了近似算法的误差分析。最后,对所提指令电流检测算法以及控制策略进行了仿真和实验验证,结果表明该方法在提取谐波上存在理论误差,但直流侧电压控制的引入使该误差得以消除,不影响STATCOM的正常工作。     

三角形链式STATCOM电流补偿模式下的控制策略

三角形链式静止同步补偿器(STATCOM)工作于电流补偿模式时,可以对负载的无功、不平衡和谐波电流进行综合治理。其相电流指令直接关系到链节直流侧电压稳定和链节额定电流水平。将相电流指令分为基波正序无功分量、基波负序分量和谐波分量,通过叠加零序分量使链节有功为零,推导了零序分量与负序分量之间的关系。对负序电流的补偿不能超过额定电流的50%。在Matlab/Simulink中搭建了7电平STATCOM仿真模型,仿真结果验证了控制策略的正确性和有效性。     

井下1140V链式静止同步补偿器系统的设计研究

基于链节H桥单元模块,将多电平调制技术应用于链式静止同步补偿器（ STATCOM ）系统中,并对H桥模块关键参数进行分析与设计。同时,结合反馈解耦控制理论与APF控制技术,研究一种适合于煤矿井下无功和谐波综合电流质量补偿系统,对井下电网电能质量进行优化。最后,搭建1140V 链式STATCOM试验平台,实验证明STATCOM装置能够实现无功和谐波的综合补偿,补偿效果较好。     

级联STATCOM输出的单神经元解耦控制

级联STATCOM是一个强耦合的复杂非线性系统,实现对级联STATCOM精确控制的最有效途径是对级联STATCOM进行解耦控制。本文针对普通解耦控制难以实现级联STATCOM高性能控制的问题,利用神经元出色的学习能力以及不依赖于对象模型的优点,提出了一种基于单神经元的级联STATCOM交流输出的有功和无功解耦控制策略,深入探讨了单神经元解耦控制策略的Delta学习规则、解耦机理和控制器设计方法,并在matlab/simulink仿真平台上搭建了单神经元耦控制策略的级联STATCOM系统仿真模型,给出了仿真结果。理论研究和仿真结果表明,基于单神经元解耦的STATCOM输出控制方法,与普通的解耦控制方法相比,具有响应速度快、无静差、控制精度高的优点,是一种高效的级联STATCOM解耦控制方法。     

Voltage regulation with STATCOMs: modeling, control and results

This paper presents system modeling and control design for fast load voltage regulation using static compensators (STATCOMs). The modeling strategy gives a clear representation of load voltage magnitude and STATCOM reactive current on an instantaneous basis. The particular coordinate transformation employed here also facilitates extraction of linearized system dynamics in conjunction with circuit simulators. It is rigorously shown that the control problem of load voltage regulation using reactive current is nonminimum phase. Linear and nonlinear controllers for the regulation problem are designed and compared via simulation results. Internal dynamics of the STATCOM are modeled using the same strategy. Lyapunov based adaptive controllers are designed for controlling the STATCOM reactive current while maintaining its dc bus voltage. Simulation results of the controlled STATCOM integrated with the load bus voltage controller are presented to show efficacy of the modeling and control design.     

STATCOM与固定电容组合的高压异步电动机动态无功补偿节能技术

提出了由12脉冲小容量静止同步补偿器(sTATCOM)与多级并联固定有级电容组成大容量高压交流异步电动机动态无功无级柔性补偿技术最佳电路结构.通过计算机仿真,研究了补偿系统各级投切电容和STATCOM容量的选择计算方法.分析了两重STATCOM的主电路结构和工作原理,以及12脉冲STATCOM的控制方法.通过仿真研究表...     

单相H桥级联静止同步补偿器反馈线性化解耦控制

单相H桥级联静止同步补偿器（static synchronous compemator,STATCOM）n7以快速补偿电力机车这种单相整流的波动性负荷所需的无功,但静止同步补偿器是一个强耦合、非线性系统,为对有功和无功进行解耦,引入反馈线性化方法,通过坐标变化和状态反馈,获得精确线性化模型,并使有功、无功完全解耦,设计...     

基于级联H桥换流器的APF-STATCOM的控制与调制

有源滤波器(APF)和静止同步补偿器(STATCOM)在电力系统应用中都是独立开来,分别进行谐波抑制和无功补偿。将APF和STATCOM功能结合起来,以级联H桥换流器构成APF-STATCOM装置,同时实现无功补偿和谐波抑制。在分析级联H桥APF-STATCOM拓扑及其工作原理的基础上,提出了一种简单有效的控制策略;针对级联H桥换流器各子模块间的电容电压均衡问题,采用最近电平逼近调制(NLM)并提出了一种适用于级联H桥换流器的电容电压均衡控制策略。利用PSCAD/EMTDC对36级联H桥APF-STATCOM进行了建模仿真,结果验证了该控制策略和电容电压均衡控制策略的可行性和有效性,并表明所提出的电容电压均衡策略能有效避免H桥模块IGBT不必要的频繁开关,减少器件的开关频率。     

多电平变换器补偿不平衡负载的应用分析

为了准确分析级联H桥星型接法变换器、级联H桥角型接法变换器和模块化多电平变换器在电网故障情况补偿不平衡负载的能力,根据功率平衡原理分别建立了这三种多电平变换器的数学模型进行对比分析,并得出结论:基于级联H桥星型接法的STATCOM不适合补偿不平衡负载。基于级联H桥角型接法变换器的STATCOM在电网电压正常时能很好地补偿不平衡负载,但是当电网电压发生故障时补偿不平衡负载的性能迅速降低。基于模块化多电平变换器的STATCOM无论是在电网电压正常还是故障不对称的情况下都能很好地补偿无功电流和负序电流。最后,基于Matlab/Simulink仿真结果表明了理论分析的正确性和有效性。     

基于优化算法的三相不平衡补偿控制研究

针对不平衡负荷电纳补偿原理的不足,采用不平衡负荷补偿电流的优化算法,并结合滑模变结构控制方法,以实现单相桥STATCOM对不平衡负荷的优化补偿。最后对该控制系统进行了计算机仿真,结果表明所采用的控制策略能够体现不平衡负荷补偿电流优化算法的优越性,并且使受控系统具有较好的动态性能和稳态性能,对负载不平衡的变化适应能力强。     

基于不对称分析的高压链式STATCOM的低压穿越控制策略

作为新能源电站的主要无功补偿和电压支撑设备,高压链式静止同步补偿器(STATCOM)也需具备低电压穿越的能力,特别是三相电网电压不对称故障的低压穿越能力。为解决此难题,采用对称分量法分别分析了电网侧和换流链侧,并推导出数学公式,结合该公式提出了一种基于负序电流注入的高压链式STATCOM的低电压穿越控制策略。该策略包含了控制算法和控制逻辑,能够满足三相电网对称以及不对称下的跌落工况。通过仿真和试验,验证了该方法的有效性,并将其应用于工程实践中。     

直流融冰及无功功率补偿系统研究

为进一步提升融冰装置性能,研究了兼备STATCOM动态无功功率补偿以及线路直流融冰功能的系统。该系统采用双链式STATCOM拓扑结构,采用动态无功电流跟踪技术以及中性点偏移的控制方式,实现动态无功功率支撑与线路直流融冰等双重功能。首先介绍了该直流融冰系统的结构,并详细研究了系统控制策略,根据系统应用的不同功能对其输出功率进行分析,同时搭建了基于EMTDC/PSCAD仿真模型对控制策略进行验证。最后,以12 MW直流融冰兼STATCOM系统为例制作了样机进行实验,论证了系统设计的可行性。