MMC-STATCOM在变电站应用中的研究

以某变电站实际工程为背景,研究了基于模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)的静止无功补偿器(STATCOM)的拓扑结构及无功补偿原理。根据系统的实际情况,分析了MMC-STATCOM主要的控制目标是维持母线电压稳定和恒无功控制。当母线出现快速和大幅度电压变化时,本文所提出的MMC-STATCOM能够迅速提供无功电压支撑,维持母线电压的稳定;当系统需要补偿无功功率时,MMC-STATCOM也能够迅速跟踪目标电流的变换。最后,以某电站工程数据为依据在电力系统分析综合程序(PSASP)中进行了仿真研究,仿真研究表明:STATCOM的控制功能设计合理,能够对系统无功变化作出快速响应,能有效实现电压支撑作用,提高电网的输电能力,保证电网的安全稳定运行。     

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.     

基于反馈线性化STATCOM控制系统仿真研究

静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)具有非线性、强耦合的特点。针对该设备传统线性控制理论的设计方法难以实现,因此首先分析了系统数学模型,利用反馈线性化方法将STATCOM进行有功电流和无功电流解耦。再根据线性控制理论对线性系统设计控制器,线性系统输入的有功电流给定值由直流侧电压外环产生,无功电流给定值由电网无功功率外环产生。由此可实现对STATCOM直流侧电压与电网侧无功功率进行控制。对比了接入STATCOM装置前后对系统无功功率补偿效果;以及负荷无功发生变化时,无功补偿装置无功控制效果。仿真结果表明,所设计的控制系统对电网无功功率的控制效果比较理想,能够保证负荷消耗无功由无功补偿装置提供。     

考虑快速动态无功补偿的二级电压控制

提出了一套考虑快速动态无功补偿装置(如静止无功补偿器/静止同步补偿器(SVC/STATCOM))的二级电压控制体系,致力于在稳态电压控制和暂态电压稳定中充分发挥SVC/STATCOM快速动态无功补偿的优势,其包含两个相对解耦独立的控制阶段:第1阶段将SVC/STATCOM与传统无功调节设备统一纳入协调二级电压控制模型,充分利用SVC/STATCOM的快速调节特性,并防止反调;第2阶段建立二次规划模型进行动态无功储备的优化控制,利用慢速动态无功补偿装置置换出SVC/STATCOM的无功功率,提高电网动态无功储备水平。通过时序和空间上的相互协调,充分发挥各类无功补偿装置在二级电压控制和暂态电压稳定预防控制中的作用。Nordic系统的算例测试结果证明,该体系能够有效提高传统二级电压控制的响应速度,避免SVC/STATCOM与传统电压控制装置间的反调现象;同时,能够有效地进行暂态电压稳定的预防控制,提高扰动后的系统电压的恢复效果。     

STATCOM在电网暂态电压稳定中的应用仿真

由于动态无功补偿能力不足,受端电网有可能会面临暂态电压稳定问题。本文在介绍动态无功补偿装置STATCOM的工作原理和模型基础上,以北京电网2011年网架结构为背景开展了静止无功补偿器(STATCOM)在北京电网中的应用仿真,论证了STATCOM对电网暂态电压的动态支撑作用。通过对其安装效果进行仿真计算和分析比较,提出了STATCOM在电网暂态电压稳定中的应用建议。     

基于SVPWM的STATCOM设计及实现

为了提高静止同步补偿器向电力系统输送无功功率的实时性与精确性,提出一种基于电压空间矢量脉宽调制的电流跟踪控制方案,利用TMS320F2812DSP芯片完成了对电网无功电流的全数字化高精度检测.并在此基础上设计了静止同步补偿器的控制器.最后在Matlab平台上进行了仿真试验,并进行了STATCOM荷综合补偿的闭环并网实验研究.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STATCOM设计方法的可行性.     

负载不平衡条件下MMC-STATCOM补偿策略研究

文中介绍了静止同步补偿器(STATCOM)在电网中的无功补偿原理及电压补偿原理,针对传统STATCOM拓扑电平数提升困难问题,采用了模块化多电平换流器(MMC)拓扑的STATCOM补偿负载不平衡条件下的电压。针对传统平衡条件下的控制策略在负载不平衡时控制效果较差的问题,在正负序模型下对此无功补偿器进行分析并提出了采用将电压和电流分成正序和负序分别控制的分序控制策略,用解耦双同步参考坐标系的锁相环技术锁住公共连接点处电压,同时对MMC子模块电容电压平衡采用分布式控制,最后在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC中搭建五电平静止无功补偿器,通过仿真验证了分序控制策略和子模块电容电压分布式控制策略的有效性。     

对比研究链式STATCOM与SVC对电网的暂态支撑能力

大型互联电网若缺乏充足的动态无功支撑将面临严重暂态电压失稳现象,在输电系统的关键位置安装快速可控的无功补偿装置将有效抑制这一现象.重点研究了电网故障下动态无功补偿装置SVC和链式STATCOM的暂态电压支撑能力以及暂稳极限提高能力.针对链式STATCOM的独特结构,提出了一种改进分相控制策略.基于Matlab/Simulink搭建了系统仿真模型,仿真结果证实故障下链式STATCOM的暂态电压支撑能力略高于SVC,暂稳极限提升能力明显优于SVC,同时验证了改进分相控制策略可确保不对称故障期间链式STATCOM对系统的暂态支撑作用正常发挥.     

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。     

新型无功补偿装置在风电并网系统中的应用

研究了静止无功补偿器和静止同步补偿器的基本工作原理和控制模型,针对风速急剧变化和电网发生短路故障两种情况,结合某地区电网,运用PSCAD/EMTDC工具分析对比风电场出口母线分别安装同容量的两种装置时系统的动态性能,仿真结果表明由于STATCOM的恒电流源特性,其在改善风电并网系统电压稳定性方面比同容量SVC具备更大的...     

电网不平衡情况下级联星接STATCOM的控制策略

STATCOM能否承受电网不平衡的冲击,在电网不平衡时持续稳定运行并提供有效的动态无功支撑,是其性能好坏的直接体现。本文从抑制负序电流和有功功率平衡的角度出发,利用叠加原理,提出级联星接STATCOM的负序电压前馈和零序电压稳压的控制方法。通过在逆变端口电压中叠加负序分量来抑制负序电流,在逆变端口电压中叠加零序分量将正序无功电流与逆变端口电压负序分量作用产生的有功功率予以抵消,从而实现了三相直流电压的稳定。该方法可以应对电网故障时负序电压对装置的影响,避免了装置在电网故障时直流电压失稳,同时能够准确地补偿动态无功。本文所提策略最终经过Matlab/Simulink完整仿真测试及RTDS试验测试。     

基于STATCOM风电机组高电压穿越技术

为了使风电机组/风电场与电网之间能够和谐稳定高效的运行,笔者在通过对电网电压骤升时风电机组的暂态分析,提出了采用静止同步补偿器STATCOM实现双馈风电机组高电压穿越的方案。在电网电压骤升的情况下,通过STATCOM控制策略吸收电网容性无功并补偿感性无功支撑系统运行不脱网。在MATLAB/Simulink仿真平台上搭建仿真模型并进行仿真,仿真结果表明,当电网电压骤升时STATCOM不仅能确保风电机组不脱网运行还能及时向故障电网提供一定的感性无功,协助电网电压快速恢复。     

具有谐波分频补偿功能级联静止同步补偿器

传统的静止同步补偿器功能(STATCOM)较为单一,特别在大功率领域主要以补偿无功或稳定电压为主,提出一种谐波分频补偿技术,能够在动态无功补偿的同时实现20次以内的谐波治理,解决了目前大功率领域中无功与谐波不能综合补偿的问题。此外,给出了装置基于平均开关法的数学模型,在此基础上实现有功和无功电流的解耦控制。该补偿器采用8级级联H桥结构,配合载波移相SVM技术运用,装置最大可实现17电平的电压波形,电流电压利用率高且易于数字化实现。最后,仿真和实验结果表明,基于谐波分频控制技术的6 kV级联同步补偿器能够在实际电网中,以较低的开关频率,准确、有效地实现无功功率与谐波的综合补偿。     

STATCOM在海南电网中的应用

海南电网随着全省负荷增长、网架结构的改变,无功电压问题日益突出。针对海口地区电厂全停故障下的动态无功补偿不足,以海南电网2014年网架结构为背景,将静止无功补偿器STATCOM配置于该区电网,并进行仿真,对STATCOM的各种配置方案进行了详细的比较分析。结果表明,STATCOM对海南电网电压稳定性起到重要支撑作用,为STATCOM在海南电网的实际应用提供初步探索。     

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。     

静止同步补偿器在电弧炉治理中的应用仿真

大型电弧炉在生产过程中会引起电网电压波动和闪变,静止同步补偿器(STATCOM)能够平滑、快速地改变发出无功功率,已成为动态无功补偿的核心装置.为解决实际系统关键参数不确定且受到不可测量干扰问题,对应用于电弧炉治理的STATCOM采用H∞控制.根据系统性能要求选取混合灵敏度设计中的加权函数,计算广义被控对象的状态空间实现,最后通过解Riccati方程得到鲁棒控制器.仿真结果表明应用H∞控制的STATCOM明显减轻了电弧炉负载对电网电压的影响.     

基于滑模控制理论的STATCOM无功补偿控制策略研究

静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)能高效灵活地调节输电线路的无功传输,且不受电网电压的影响.考虑到STATCOM在dq坐标下是一个强耦合、非线性系统,采用逆系统方法将原系统进行线性化解耦,构造出其伪线性模型.运用滑模变结构控制理论,设计出伪线性系统的滑模控制律.建立STATCOM的仿真模型对其进行仿真试验并与其他控制方法进行对比,结果表明基于此控制策略设计出的控制器能使补偿器具有良好的效果.     

基于滑模控制理论的STATCOM无功补偿控制策略研究

静止同步补偿器（Static Synchronous Compensator,STATCOM）能高效灵活地调节输电线路的无功传输,且不受电网电压的影响。考虑到STATCOM在dq坐标下是一个强耦合、非线性系统,采用逆系统方法将原系统进行线性化解耦,构造出其伪线性模型。运用滑模变结构控制理论,设计出伪线性系统的滑模控制律。建立STATCOM的仿真模型对其进行仿真试验并与其他控制方法进行对比,结果表明基于此控制策略设计出的控制器能使补偿器具有良好的效果。     

储能型STATCOM的优化电压支撑控制策略

针对高压直流输电系统受端换流站发生接地故障时暂态电压失稳问题,提出一种综合故障检测与有功无功输出的储能型链式静止同步补偿器(static synchronous compensator, STATCOM)控制策略。储能型STATCOM具有功率四象限运行能力,通过协调装置输出的有功、无功功率可以优化电压支撑效果。首先,改进了故障检测方法,采用双重检测快速判断故障起止时刻。其次,在故障期间控制储能型STATCOM输出一定量的有功功率,可以有效抑制受端连续换相失败,抬升交流电压最低值。同时,对无功功率进行控制切换,避免故障清除后无功回撤不及时导致的受端暂态过电压问题。在PSCAD/EMTDC仿真平台的CIGRE标准系统中对所提电压支撑控制策略与储能型STATCOM常规控制进行对比。结果表明,在不同故障场景中,所提控制策略均能达到更好地电压支撑的效果。     

基于离散状态观测器的H桥级联STATCOM无差拍控制

H桥级联静止同步补偿器(STATCOM)以其损耗低、响应快速、储能元件体积小和输出电流谐波含量低等优点,成为动态无功补偿装置发展的重要方向。通过对STATCOM工作原理及数学模型的分析,推导出无差拍控制算法。为了提高无差拍控制算法的实时性,消除参考电压滞后一拍的影响和抑制STATCOM输出电流的谐波,构造离散状态观测器对系统参考指令电流进行预测。构造离散滑模观测器对STATCOM实际输出电压进行观测,避免了通过直流侧电容电压参考值计算STATCOM实际输出电压的误差。仿真与实验结果表明,该算法可以精确地预测参考指令电流,进而提高了STATCOM无差拍控制的性能。