基于直流供电的大功率高压链式STATCOM的换流链等效试验

±100 Mvar以上的大功率高压链式STATCOM必须进行换流链全功率试验,但是受制于大容量设备的要求,此类试验非常困难。传统的全功率试验是采用2套高压链式STATCOM装置对拖,成本很高,对场地和接入电网的要求严苛。通过全直流供电的方式,采用充电电源和补能电源构建了一种新型的试验平台,可以有效降低对接入电网的要求。在第1条换流链上采用恒电压控制,第2条换流链上采用恒电流控制。首先推导出传递函数,并根据Bode图设计了控制器及其参数。通过Simulink仿真及现场试验,验证了该方案的有效性,为解决高压大容量链式STATCOM的全功率试验提供了一种新的方法。     

高压大容量动态无功补偿装置STATCOM起动方式的研究

本文介绍了静止同步补偿器（STATCOM）的主要组成,通过对STATCOM原理的分析阐述了STATCOM在起动阶段需要注意的问题。为了高压大容量STATCOM能够安全可靠的起动运行,详细分析了几种不同的起动方式。通过比较分析,提出了一套适合电网应用的STATCOM起动方案。此方案便于现场实施同时减小了STATCOM起动期间对电网的风险。     

一种抑制HVDC换相失败的STATCOM补偿方案

针对高压直流输电(High Voltage Direct Current, HVDC)系统中的换相失败问题,提出一种STATCOM补偿方案。该方案将星型级联H桥STATCOM中性点直接接地,并入HVDC系统逆变端,从而具备三点优势:保留星型级联H桥STATCOM经济性高的优点;三相独立,可视为三个单相STATCOM,各相换流链独立控制,克服了传统星型级联H桥STATCOM在电网电压不平衡情况下的控制问题;利用HVDC所接入的交流电网的中性点接地的特点构成零序电流通道,不仅可以补偿谐波、正序、负序无功电流,也可以补偿零序无功电流,补偿性能较传统拓扑更为优良。详细分析了该补偿方案在HVDC中的可行性,并推导了电网电压不平衡情况下,换流链电流指令中的零序电流分量。给出了控制策略并通过PSCAD/EMTDC对所提补偿方案用于抑制HVDC换相失败的性能进行验证。     

基于滑模控制的角形级联静止同步补偿器快速不平衡补偿方法

电网发生故障或者接入大功率不平衡负载时,会出现电网电压不对称,影响系统稳定运行,对其快速地进行无功补偿显得尤为重要.角型级联静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)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.然而角形补偿器相电流指令信号获取方法较为复杂,指令计算速度慢,难以实现快速补偿.为此,提出一种基于滑模控制的角形级联STATCOM快速不平衡补偿方法,在根据电网电压不平衡度计算电流补偿指令时,引入滑模控制并与PI调节相结合,提升不平衡补偿指令计算速度.结合角形级联STATCOM的电压稳定控制、相间平衡控制和电流内环控制,实现电网电压的快速支撑.最后,通过仿真研究验证所提控制方法的正确性和有效性.     

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。     

整机试验检测匝间绝缘故障——DZS-1型高压电机匝间耐压装置的实际应用

DZS-1型匝间绝缘耐压装置解决了高压电机整机状态下的试验检测问题。今年二用该仪器在唐山发电厂准确地发现了一台580千瓦高压电动机的匝间绝缘缺陷。本文结合具体试验,较详细地介绍了DZS-1型整机匝间绝缘耐压试验装置的使用,特别是对匝间故障的检测和判断给出了分析实例,可供从事高压电机匝间绝缘耐压试验工作的人们参考。     

高压大容量链式STATCOM高效闭环实时仿真

此处提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的高压大容量链式静止同步补偿器(STATCOM)高效实时闭环仿真试验系统,STATCOM功率阀组模型由实时数字仿真系统(RTDS)DSP机柜与GTFPGA硬件单元并行处理,STATCOM阀控装置与RTDS系统通过高速光纤接口交互功率阀组模型实时仿真信号.仿真系统运行效率高、占用RTDS硬件资源少,弥补了现有链式STATCOM闭环实时仿真系统方案的不足;实现了与实际功率阀组子模块数量完全一致的链式STATCOM系统、以及包含多套STATCOM区域电网系统的闭环实时仿真.通过与STATCOM实际样机动模试验特性校核,验证了仿真系统的有效性和准确性.仿真试验系统已应用在STATCOM实际工程设计方案校核和控制系统的功能测试及性能验证中.     

STATCOM电能质量综合治理方案及仿真分析

随着非线性负载在电网中的日益增多,为电网注入了大量的谐波电流,如何解决谐波污染问题成为了一个紧要的课题。静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)能够同时实现无功补偿与治理电流谐波,且运用广泛,技术成熟,是一种切实适用的电能质量综合治理方案。分析了STATCOM进行无功补偿以及谐波电流补偿的原理及控制策略,并就电网向非线性负荷供电问题建立模型,运用PSCAD进行仿真。仿真结果表明,STATCOM能够良好的补偿无功与谐波电流,能够对电能质量进行综合治理。     

远距离大型DFIG风电场的混合型HVDC建模及控制

针对远距离大型双馈感应发电机(DFIG)风电场,提出了一种混合型高压直流(Hybrid HVDC)输电方式并给了出其控制策略。在该方案中,HVDC整流侧采用基于晶闸管的相控换流器(LCC),并以STATCOM作为电压支撑为DFIG提供励磁和整流器换向电压;逆变侧采用基于全控器件的电流源型逆变器(CSI),从而达到对电网提供独立无功支撑的目的。文章首先建立了DFIG风电场及混合型HVDC并网系统的动态数学模型,然后针对其中的STATCOM子系统、整流器子系统和逆变器子系统给出了相应的控制器设计方法。经Matlab/Simulink仿真验证,该系统能够顺利完成黑启动,具有精确的功率跟踪和快速的功率响应能力,还能够向电网提供独立的无功支撑。     

采用紧耦合电抗器的大容量高压断路器设计

基于目前的制造工艺,现有高压交流断路器的参数水平尚不能同时满足日益增长的电网短路电流水平引起的保护要求及技术经济合理性。为此提出了一种新型结构大容量高压断路器的设计方案,该断路器利用耦合度高、正常工作状态下能耗小的紧耦合空心电抗器,结合断路器使用,能有效实现自动均流和限流功能,从而成倍增大断路器承受额定电流和短路电流的能力。对其工作原理进行了理论分析及仿真计算,并通过动模试验验证了其可行性。此外,参考GIS的设计,提出了采用金属外壳封闭气体绝缘的大容量开关装置的工程化实施方案。     

Novel reactive power controllers for the STATCOM and SSSC

The paper investigates the dynamic operation of both static synchronous compensator (STATCOM) and static synchronous series compensator (SSSC) based on a new model comprising full 48-pulse GTO voltage source converter for combined reactive power compensation and voltage stabilization of the electric grid network. These key FACTS devices are power electronic GTO converters connected in parallel or series with the power system grid and are controlled by novel decoupled controllers. The complete digital simulation of the STATCOM and SSSC within the power system is performed in the MATLAB/Simulink environment using the power system blockset (PSB). The STATCOM scheme and the electric grid network are modeled by specific electric blocks from the power system blockset while the control system is modeled using Simulink. Two novel controllers for the STATCOM and SSSC are presented in this paper based on a decoupled current control strategy to ensure stable operation of the STATCOM under various load excursions. A novel control scheme for the static synchronous series compensator (SSSC) is also implemented to provide a full controllable series compensating (buck/boost) injected voltage over a specified capacitive and inductive range, independently of the magnitude of the transmission line current. The series reactive compensation scheme with an external dc power supply can also compensate for any voltage drops across resistive component of the transmission line impedance. The novel decoupled controller uses a phase locked loop (PLL) with a novel reduced inherent time delay to improve the transient performance of the SSSC. The performance of both STATCOM and SSSC schemes connected to the 230 kV grid are evaluated. The proposed novel control schemes for the STATCOM and SSSC are fully validated by digital simulation.     

含STATCOM的双馈电机风电场无功电压协调控制策略

为增强风电场并网点电压稳定性,提出了变速恒频双馈风电场与动态无功补偿装置STATCOM间的无功电压协调控制策略。电网故障导致风电并网点不同深度的电压跌落时,根据双馈风机Crowbar保护投切状态,对DFIG风电机组转子侧及网侧变流器与STATCOM进行无功功率分配,协调控制促进风电场LVRT期间风电并网点电压的快速恢复。最后,在DIg SILENT/Power Factory仿真软件中建立了风电场和STATCOM控制模型,通过仿真验证该控制策略的有效性。     

基于滑模变结构的Vienna整流器控制研究

三相三电平Vienna整流器由于具有功率密度高、开关电压应力小、网侧电流谐波小等优势,在数据中心供电系统等交直流混合供电电源中获得广泛应用。然而三相Vienna整流器并网电流性能对于控制器参数取值依赖性强,不合理的取值往往导致网侧电流畸变且系统抗干扰性差。为有效改善并网电流动静态性能,提出一种新型的基于双闭环滑模变结构的载波SVM控制策略,进一步采用了一种改进型幂次趋近律并给出了中点电位直流波动抑制策略。为验证所提滑模控制SMC（sliding mode control）方案的正确性,构建了完整的仿真与实验测试模型,给出了详细的理论分析与设计方案,仿真与实验结果表明所提控制策略可有效改善并网网侧电流动静态性能,同时保证了直流侧中点电位均衡。     

永磁直驱风电机组低/高电压穿越研究

低/高电压故障穿越问题严重影响永磁直驱风电机组的安全稳定运行。为提高机组低/高电压故障穿越能力,基于常规控制方案提出改进优化策略,分别对机组常态及故障暂态过程采取多模式运行方案。机侧稳态过程实现最大功率跟踪,故障暂态时由输入输出功率差值调整转速值,改变转子转速,抑制机侧有功输入值。直流侧依据电压骤升程度,提出双模式卸荷电阻投切方案,稳定母线电压值,平稳电压波动程度。网侧提出无功补偿方案并接静态无功补偿器(STATCOM)为电网提供最大化无功支撑。通过Matlab/Simulink平台搭建仿真模型,验证所提方案的有效性与合理性。     

面向配网电压暂降治理的单相无功电流检测方法研究

当末端配网中有大型负荷投切时,传输线上的无功突变容易引起明显的电压暂降问题,通过在末端配置STATCOM来补偿配网无功突变即可解决此类电压暂降问题。提出了dq坐标系下的单相瞬时无功电流实时检测方法,响应速度快、运算量小、抗噪声/谐波干扰能力强,可实时准确地检测单相配网中的无功电流,可确保STATCOM快速准确地补偿突变的无功,进而削弱无功突变导致的电压暂态问题。该方法通过引入基于三角函数变换的虚拟正交信号构造算法,实现将静止坐标系下的单相电流快速准确地变换至同步旋转坐标系;接着,为了实现在有效抑制干扰的前提下使无功电流检测算法的响应速度最大化,在旋转坐标系下级联了增强型滑动平均滤波器来实现抗噪声/谐波干扰。最后,利用提出的单相无功电流实时检测方法实现了单相链式STATCOM的高性能控制。实验结果表明,提出的检测方法能够快速且准确地跟踪单相配网中的瞬时无功电流变化,同时有效克服噪声/谐波干扰,实现了单相链式STATCOM的高性能控制,验证了所提算法的有效性和先进性。     

基于瞬时功率均分的中频逆变器主从并联控制系统研究

为了满足中频交流供电电源大容量、高可靠性的需求,本文提出一种基于瞬时功率均分的逆变器并联主从控制方案。首先,基于三相T型三电平中频并联拓扑搭建单机大容量中频逆变器,采用改进型LCL拓扑抑制系统高频环流、共模电压,并提出瞬时功率均分主从控制策略实时均分主/从机有功、无功功率减小系统环流;其次,分析并建立了一套完整、可靠的通信系统,以实现功率信息和载波同步信号的稳定、快速传输从而实现主从并联控制;最后,通过Matlab/Simulink对所提方案进行了仿真分析,并搭建125kW双机并联实验平台验证该控制系统的可行性。     

基于空间矢量双滞环策略的STATCOM直接电流控制方法

提出一种适用于STATCOM的直接电流控制新方法以减小开关频率和电流跟踪误差。该方法通过指令电流求导矩阵替代参考电压预测方法,能够准确判定参考电压矢量的位置,并根据误差电流矢量与双滞环阈值的大小选择优化的开关状态输出。与其它电流控制方法相比,基于空间矢量双滞环策略的直接电流控制方法可以保证无功电流的快速响应性能,同时有效降低开关频率。仿真与实验结果证明其良好的动静态性能。     

基于空间矢量双滞环策略的STATCOM直接电流控制方法

提出一种适用于STATCOM的直接电流控制新方法以减小开关频率和电流跟踪误差。该方法通过指令电流求导矩阵替代参考电压预测方法，能够准确判定参考电压矢量的位置，并根据误差电流矢量与双滞环阈值的大小选择优化的开关状态输出。与其它电流控制方法相比，基于空间矢量双滞环策略的直接电流控制方法可以保证无功电流的快速响应性能，同时有效降低开关频率。仿真与实验结果证明其良好的动静态性能。     

不平衡电网下模块化APF分序并联控制策略

针对不平衡电网下大容量谐波补偿,提出一种模块化有源电力滤波器APF分序并联的控制策略。采用两个子模块组成一个大的功率单元,两个子模块一个采用正序电压和电流控制,补偿正序谐波;另一个采用负序电压和电流控制,补偿负序谐波。在谐波的检测上采用指定次谐波多同步旋转坐标检测方法,并对滤波环节加以优化,降低了谐波电流采样延时。搭建了Matlab仿真模型,仿真结果表明不平衡电压下负载电流谐波得到很好地抑制,验证了该控制策略的可行性。