一种基于48脉冲电压源逆变器的静止同步串联补偿器的设计与建模

详细阐述了基于48脉波电压源逆变器的静止同步串联补偿器（SSSC0的实现、控制系统设计及建模,在8个三相逆变器的输出电压回路中增加了1个电磁回路,该回路由18个单相三绕组变压器和6个单相双绕组变压器组成,基于这个电路设计,提出了对应的等值回路模型及相应的比例积分（PI）控制方案,比例积分控制器的增益是通过对IEEE第1个次同步谐振分析模型（FBM）进行特征根分析而确定的,仿真结果表明控制器的增益选择至关重要,不当益会引起轴系扭矩增大而发生振荡。     

一种基于48脉波电压源逆变器的静止同步串联补偿器及其控制系统的设计与建模(下)

本文对基于48脉波电压源逆变器的静止同步串联补偿器（SSSC）进行了特征根分析,仿真结果表明控制器的增益选择至关重要,不当的增益会引起轴系扭矩增大而发生振荡。     

基于有源阻尼的单相LCL并网逆变器改进电流控制器

为了提高LCL单相并网逆变器在电网频率波动情况下的控制精度,提出了一种采用比例、积分、谐振和准谐振复合控制环节的改进电流控制器。应用频率法对比例积分、比例谐振、准比例谐振以及改进电流控制器进行对比分析。结合传统比例积分控制器参数设计方法与权重系数获得合适的改进控制器参数,在所建立的基于有源阻尼的LCL单相并网逆变器仿真模型上对改进控制器与传统控制器进行实验对比。结果表明所提改进电流控制器克服了比例积分电流控制器无法实现并网电流无静差控制、比例谐振电流控制器对于电网频率变化鲁棒性很差以及比例准谐振控制器基波增益不够高的问题。     

单相微电网逆变器的并网/离网工作模式研究

单相微电网系统需要逆变器具有并网/离网双工作模式,针对工频变压器隔离型单级式单相逆变器研究了一种并网/离网双工作模式的控制策略。离网模式下采用基于准比例谐振(PR)控制器的电压外环和电感电流比例内环的双闭环控制策略,可有效控制输出电压。并网模式下利用锁相环(PLL)技术跟踪电网电压相位,采用准PR控制器实现并网电流控制。在建立单相逆变器闭环系统数学模型基础上,对逆变器在并网、离网模式及模式间平滑切换过程中的系统性能进行了分析,实验结果表明了理论分析和控制策略的正确性。     

一种高性能的单相逆变器多环控制方案

提出了一种高性能的单相逆变器控制策略.该方案在电压电流双闭环控制基础上增加了外层的重复控制器.在实现输出电压解耦和扰动电流补偿后,电压外环采用比例积分环节,电流内环采用比例环节的控制器.理论分析证明在这种双环结构下,可以实现任意配置闭环极点,因而使逆变器达到了很快的响应速度及较好的稳态精度.位于内层的双环瞬时控制器改善了系统的动态特性,位于外层的重复控制器提高了稳态精度及抗非线性负载扰动的能力,两种控制器各司其职,互为补充,为单相逆变器波形控制提供了一种接近完美的控制方案.最后在一台基于DSP TMS320F240的单相PWM逆变器实验装置上验证了该控制方案的正确性.     

PWM驱动系统中的共模电压及抑制

针对PWM逆变器在工作时产生的共模电压可能损坏电机轴承,产生电磁干扰等降低系统可靠性的问题,对共模电压的特性及其负面影响进行了理论分析和实验验证,并得出共模电压的抑制方法.提出一种由一个单相逆变器和一个五绕组变压器组成的逆变器输出有源滤波器结构来消除共模电压.该滤波器可以构建一个与PWM逆变器输出的共模电压大小相等、相位相反的共模电压,通过五绕组变压器叠加到电机端,从而消除电机端的共模电压.由统一的控制单元同时输出PWM逆变器和单相逆变器的控制信号,给出滤波器的相关控制策略及设计方法.实验验证了所提出的滤波器消除共模电压及其负面效应的有效性.     

基于准比例谐振控制单相并网逆变器的研究

设计一种具有零稳态误差的单相并网逆变器系统。详细的讨论分析了比例积分(PI)控制器、比例谐振(PR)控制器和准比例谐振(PR)控制器。利用MATLAB/Simulink搭建单相并网逆变器仿真模型并进行仿真分析,证明了准PR控制器消除稳态误差和抗电网干扰方面的优越性。最后,搭建了一个1k W的基于准比例谐振控制的单相并网逆变器实验装置,对理论分析结果进行了验证。     

基于比例复数积分控制的单相逆变器并网研究

设计了一种具有零稳态误差和低谐波注入的单相并网逆变器控制系统,系统的控制器由比例调节器K和复数积分调节器构成。与传统PI控制器相比,比例复数积分控制器（PCI）在基波频率处增益无穷大,因此可以完全消除稳态误差。通过理论分析,构造了单相系统虚拟的伪三相静止坐标系进行坐标变换,利用由旋转坐标系实现复数域的实数化。理论分析和仿真实验结果都证明了系统具有良好的稳态性能和抗干扰性能,并且对并网电流有一定的谐波抑制作用。     

大规模光伏电站中箱式变电站对光伏组件的影响分析

随着全球能源紧缺,大规模光伏电站越来越成为新能源发电的重要形式之一。大规模光伏发电常采用箱式变电站作为将光伏逆变器出口的低压交流电升为高压电的升压设备。分析了箱式变电站中普遍使用的双分裂绕组变压器对光伏电池的影响。提出了通过减小光伏电池对地电压波动来减小对地回路电流的结论。并得出双分裂变压器两个低压侧绕组存在耦合,引起光伏逆变器低压绕组中心点电压同步波动,从而电池组件产生噪音的结论。最后通过仿真验证上述理论分析的可行性和有效性。     

一种新型四象限可调阻抗及其在SPQC中的应用

提出了一种基于电压源型逆变器(VSI)和带气隙的变压器控制的新型四象限可变阻抗。检测变压器初级绕组电压基波分量,生成两路相互正交的参考信号,采用正弦脉宽调制(SPWM)控制VSI产生一基波频率的可控电压,经LC滤波器滤波后加在变压器次级绕组两端,则变压器初级绕组基波等效阻抗为可变阻抗,阻抗值由两个控制量调节。对可变阻抗的动态特性及其与阻感负载串联时系统的稳定性进行分析,提出了一种并联电能质量控制器(SPQC)。搭建了两套单相实验样机,分别验证了所提可变阻抗和SPQC的有效性。     

Static synchronous series compensator—design,control and application

The design, modeling and control design of a 48-step inverter based static synchronous series compensator (SSSC) is presented in this paper. A magnetic circuit is chosen which contains 18 single-phase three winding transformers and six single-phase two winding transformers to add the output voltages of eight 3-phase inverters. An equivalent circuit model of the SSSC is derived and based on this model a proportional-plus-integral controller is proposed. The SSSC and its control design are then validated through PSCAD/EMTDC simulation of a sample system. The system chosen for the study is the IEEE first benchmark model for subsynchronous resonance (SSR) analysis. It has been shown that the system operates satisfactorily without any SSR for balanced and unbalanced faults.     

基于EMTDC的静态同步串联补偿器稳态及暂态特性分析

通过对静态同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)机理的分析,提出了应用正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)技术的SSSC控制器实现方案。控制回路设计中通过对正弦参考波相角偏移量的控制使直流电容电压保持恒定。SSSC稳态时的主要作用是对被补偿线路有功功率进行调控,控制器设计中综合考虑了调制系数与补偿方式(容性或感性)之间的相关性,实现了对线路有功功率的灵活控制,响应速度和波动都满足要求。利用PSCAD／EMTDC电磁暂态仿真工具搭建了包括EPRI-7节点系统、SSSC电压源逆变器及其触发控制回路,以及相应的测量、分析模块的详细电磁暂态仿真模型。仿真实现了SSSC的稳态及暂态功能,计算结果证明了控制回路的有效性和系统模型的正确性。同时对直流电容取值及耦合变压器电抗和变比对SSSC特性的影响进行了初步分析。     

Designed damping controller for SSSC to improve stability of a hybrid offshore wind farms considering time delay

This paper presents the stability improvement results of hybrid doubly fed induction generator (DFIG)-based and permanent magnet generator (PMG)-based offshore wind farms (OWFs) using a static synchronous series compensator (SSSC). An adaptive-network-based fuzzy inference system (ANFIS) controller of the proposed SSSC is designed to render adequate damping characteristics to the studied system. A frequency-domain approach based on a linearized system model using eigenvalue technique analysis is performed. A time-domain scheme based on a nonlinear system model subject to a three-phase short circuit fault at infinite bus with variations in the signal transmission delays has also been investigated to compare the damping of the studied system in cases of with and without controller. The simulation results with MATLAB/SIMULINK toolbox have been presented. It can be concluded from the simulation results that the proposed SSSC joined with the designed ANFIS damping controller can offer adequate damping performance to the studied hybrid DFIG-based and PMG-based OWFs under severe disturbance.     

基于改进PSO算法的SSSC广域阻尼控制器设计

采用广域测量信号作为输入的静止同步串联补偿器(SSSC)附加阻尼控制(PSDC)可以有效抑制区间低频振荡。针对SSSC阻尼控制器的参数优化问题,提出了基于Prony和改进微粒群优化(PSO)算法的参数优化设计方法。通过对输出信号的Prony分析可以快速准确得出振荡模式的特征值,进而计算出阻尼比。PSO算法中惯性权重取值对算法收敛性起到了至关重要的作用,所提改进PSO算法通过T-S模糊规则自适应更新惯性权重取值,改善了算法的收敛性。仿真算例验证了所提设计方法的有效性。     

基于SSSC和励磁协调抑制次同步振荡的线性最优控制器设计

为研究机电扰动情况下静止同步串联补偿器(SSSC)和励磁线性最优控制器(LOSEC)对次同步振荡(SSO)的抑制效果,提出用经典线性最优控制理论并结合次时间最优控制的加权矩阵方法设计该控制器。此外,与无控制器及SSSC最优控制策略(LOSC)对比,分析系统的特征值,可以看出LOSEC能有效地提高系统阻尼比和运行稳定性。最后,在Matlab/Simulink上搭建了包含SSSC的单机无穷大系统电磁暂态模型。仿真结果证实该设计的LOSEC方法在短路扰动下抑制次同步振荡的效果更显著。     

H桥级联型SSSC的动态模型及小干扰稳定性分析

基于模块化建模的方法,考虑实际电路结构,建立了含H桥级联型静止同步串联补偿器(SSSC)的系统小信号模型。结合实际工程参数,通过对比小信号模型计算结果与PSCAD/EMTDC电磁仿真结果,验证了小信号模型的准确性。然后采用特征值分析法分析了该系统的振荡模态,并研究了控制器参数对系统小干扰稳定性的影响。研究结果表明随着解耦控制器以及均压控制器参数的增大,系统稳定性均增强。最后通过时域仿真算例验证了特征值分析结论的准确性。     

一种新型的基于单周控制的功率因数校正方法及实验研究

单周控制理论因其控制电路简单且不需要复杂的数学计算等优点目前已被广泛用于FACTS控制.本文提出一种基于单周控制的高性能功率因数校正(PFC)方法,用于对单相整流类负载进行功率因数校正和谐波治理有很大的技术优势.文章分析了基于单周控制的高性能PFC方法的电路拓扑和基本原理,推导了相应的单周控制方程,给出了主电路的主要参数(电感、直流侧储能电容)的设计和选取标准,建立了单周控制高性能PFC电路的大信号模型,并在此基础上进行了控制系统PI调节器设计,将控制系统校正为典型II型系统,消除了稳态误差,提高了抗扰性能,为系统的综合设计提供了理论依据.样机试验结果证明了理论分析和设计的正确性.     

Subsynchronous resonance analysis using a discrete time model of thyristor controlled series compensator

The characteristic of a thyristor controlled series compensator (TCSC) is nonlinear in nature. Usually the TCSC control systems employs a conventional type controller to obtain the reactance order, which in turn, is converted into the corresponding firing angle of the TCR through a look-up table. The main drawback of this approach is the absence of a closed-loop model through which the stability of the system can be analyzed. To alleviate this problem a linear, discrete-time state space model of a TCSC compensated transmission line in the d–q domain is proposed (Srivastava et al., Model-based control design of a TCSC compensated power system, to appear in Electrical Power and Energy Systems). This model is further utilized in this paper for damping torsional oscillations arising due to subsynchronous resonance (SSR). The model is interfaced with synchronous generator and turbine-shaft models to obtain a closed form homogeneous state space representation that is suitable for eigenvalue analysis. Through eigenvalue analysis it is shown that proper choice of control gains can effectively damp out SSR. The eigenvalue analysis results are subsequently validated through PSCAD/EMTDC simulation studies.