基于单相STATCOM的不平衡负荷平衡化补偿的仿真研究

单相STATCOM由于具有输出无功电流谐波含量低、响应速度快等优点而适合于不平衡负荷的平衡化补偿。文中给出了采用单相STATCOM实现平衡化补偿的两种主电路结构及电压-无功综合控制方法。三相补偿电流相量采用对称分量法通过矢量变换获得，单相无功功率采用单相瞬时无功功率算法得到，单相逆变器采用特定谐波消除PWM算法(SHE-PWM)，以保证输出无功电流的谐波总畸变率小于5％，同时保证直流侧电容电压的稳定。对所给出的补偿方法进行了仿真研究，结果验证了单相STATCOM进行快速平衡化补偿的能力比较强。     

基于链式STATCOM的三相不平衡负载的平衡化补偿

链式STATCOM由于具有分相控制能力、输出无功电流谐波含量低、响应速度快等优点而适合于不平衡负荷的平衡化补偿。给出了采用链式STATCOM实现平衡化补偿的主电路结构及电压-无功综合控制方法。三相补偿电流相量采用对称分量法通过矢量变换获得,单相无功功率采用单相瞬时无功功率算法得到,链式逆变器采用特定谐波消除PWM算法(SHE-PWM)以保证输出无功电流的谐波总畸变率小于5%,同时保证直流侧电容电压的稳定。对所给出的补偿方法进行了仿真研究,结果验证了链式STATCOM进行快速平衡化补偿的能力。     

基于链式STATCOM的三相不平衡负载的平衡化补偿

链式STATCOM由于具有分相控制能力、输出无功电流谐波含量低、响应速度快等优点而适合于不平衡负荷的平衡化补偿.给出了采用链式STATCOM实现平衡化补偿的主电路结构及电压-无功综合控制方法.三相补偿电流相量采用对称分量法通过矢量变换获得,单相无功功率采用单相瞬时无功功率算法得到,链式逆变器采用特定谐波消除PWM算法(SHE-PWM)以保证输出无功电流的谐波总畸变率小于5%,同时保证直流侧电容电压的稳定.对所给出的补偿方法进行了仿真研究,结果验证了链式STATCOM进行快速平衡化补偿的能力.     

具有不平衡负载补偿功能的±20kVar DSTATCOM

给出了采用IGBT的±20kVarDSTATCOM的实现方法及实验结果.单相逆变器采用特定谐波消除PWM算法(SHE-PWM)以保证输出无功电流的谐波总畸变率小于5%,三相补偿电流相量采用对称分量法通过矢量变换获得.试验结果验证了DSTATCOM进行平衡化补偿的快速性.     

不平衡工况下链式STATCOM的运行极限分析

在并网电压不平衡或补偿无功电流不平衡的工况下,需采用控制策略以保证链式静止同步补偿器(STATCOM)各个链节单元的直流电压基本恒定。常用的方法是将三角形接线的STATCOM叠加零序电流或星形接线的STATCOM叠加零序电压。基于零序分量叠加的方法,分析了在不平衡工况下保证链式STATCOM正常运行的条件。综合考虑并网电压不平衡与补偿无功电流不平衡的情况,分析了并网电压不平衡度、补偿无功电流不平衡度与装置额定电流、额定电压之间的关系。据此定量给出了三角形接线与星形接线的STATCOM装置不平衡运行的极限。通过比较发现,三角形接线的STATCOM更适用于补偿无功电流不平衡度较高的场合,而星形接线的STATCOM更适用于并网电压不平衡度较高的场合。最后在MATLAB/Simulink环境中搭建了仿真系统,仿真结果验证了上述分析的正确性和有效性。     

基于STATCOM的电弧炉负荷治理研究

针对电弧炉负荷的电压波动、闪变与低功率因数等特性,分析了其工作原理。用PSCAD软件构造电弧炉模型、三相STATCOM及三单相STATCOM,并进行了仿真。分析了两种电路结构STATCOM对电弧炉负荷的治理效果。三单相STATCOM由于具有输出无功电流谐波含量低、响应速度快等优点而更加适合于电弧炉负荷的平衡化补偿。通过仿真验证了三单相STATCOM进行快速平衡化补偿的能力比较强。     

并联型有源电力滤波器的无功功率选择性补偿方法

有源电力滤波器在不同的应用场合需为负载提供不同的无功功率。为此,提出了一种有源电力滤波器输出无功的可控方法。该方法利用电网负载电流或电网电压产生基波因子,再和电压控制器的输出相乘产生电网电流的控制信号,使得有源电力滤波器能够在滤除谐波时有选择性地补偿无功功率,可以补偿无功或不补偿无功,克服了传统有功平衡控制方法只能实现谐波和无功功率同时补偿(不适合应用于大容量无功功率负载)的缺点,适合于更多的应用场合;并且该方法无需坐标变换,算法简单;此外,该方法还不需要锁相环电路,硬件成本低。实验结果验证了该方法的有效性和正确性。     

不平衡工况下配电网STATCOM的控制策略

针对系统电压不平衡对静止同步无功补偿器(STATCOM)运行的影响:直流侧电容会产生2倍频的电压波动;交流侧输出3次谐波电压和电流.影响STATCOM的输出性能及安全运行的问题.提出了解决方法和策略.STATCOM主要由直流侧电容、二电平逆变器和连接电抗器等组成.为改善STATCOM的运行特性.采取增大STATCOM直流侧电容容量的方法来抑制3次谐波电流:认为抑制3次谐波唯一的途径在于改进开关函数.采用新的开关函数后,STATCOM逆变器输出电压与直流侧电容两端电压的波动无关.实现了抑制3次谐波电流的目的;采用负序电压前馈控制策略.即采用不平衡控制策略.使得STATCOM逆变器的负序电流为零,达到抑制负序电流的目的.采用Matlab对所提出的方法和控制策略进行了仿真.结果表明.所提方法正确且策略有效.     

具有不平衡负载的功率因数补偿策略的研究

将单相谐波和无功电流检测方法应用于三相系统中。在每相中分别采用与电网电压同频同相的单位正弦和余弦信号与该相负载电流相乘,经过低通滤波和处理后得到各相的瞬时基波有功电流和瞬时基波无功电流,进一步可得到谐波指令电流,和补偿谐波、无功及不平衡电流的指令电流,通过该电力滤波器补偿后,解决了三相不平衡问题,得到高的功率因数。通过仿真研究,证明了该方法的正确一性。     

基于配电变压器无功补偿技术的研究

配电网普遍采用的无功补偿方式分为高压集中补偿和低压分散补偿,考虑到两种补偿方式的不足,提出一种基于配电变压器的一体化静止无功补偿(STATCOM)技术。该技术通过将补偿装置接到高压绕组抽头,充分利用配电变压器的富余容量,实现对变压器和负荷的动态无功补偿,并引入虚拟三相对称系统保证检测电流的精度。通过仿真分析,验证一体化STATCOM技术可实现配电网三相不平衡状态下无功功率的动态跟踪补偿,改善变压器输出电能质量。     

Extensive Application of UPQC-L for a Dual Point of Common Coupling System with Multiple Loads under Unbalanced Source Condition

Abstract—This paper presents a synchronous reference frame (SRF)-based power angle control (PAC) approach for a specific unified power quality conditioner (UPQC) arrangement, termed as UPQC-L for dual point of common coupling system under unbalanced source voltage condition. In contrast to a conventional configuration of UPQC, the static compensator (STATCOM) part is on left side of UPQC-L, while dynamic voltage restorer (DVR) is on the right side. The UPQC-L configuration is specifically adapted for protection of sensitive and critical load types from voltage disturbances. Along with its basic compensation capability of current harmonic compensation and voltage compensation, it efficiently handles reactive power demand from sensitive load. This is achieved with the introduction of PAC concept for effective sharing of reactive power between STATCOM and DVR. The extraction of instantaneous power angle faces difficulty with unbalanced voltage and UPQC-L configuration. Thus, the control algorithm for UPQC-L is designed based on SRF and numerical analysis approach with equal reactive power sharing phenomena by STATCOM and DVR of UPQC-L. UPQC-L with the proposed control approach is successfully implemented in MATLAB/SIMULINK (The Mathworks, Inc. USA) and verified experimentally for mitigation of voltage disturbances (such as sag/swell, unbalancing, and harmonics), current harmonics, and high-reactive power demand.     

不平衡补偿时静止同步补偿器的分相控制

通过分析不平衡补偿时补偿器输出电压与补偿电流的关系,并利用三相三线系统中没有零序电流通道的特点,证明了通过向补偿器三相输出电压中加入零序分量,能够达到使其输出电压幅值相同的目的。基于此原理,提出一种配网静止同步补偿器在不平衡补偿时的分相控制方法。该控制方法以各相无功功率为零作为控制目标,在保持调制比相同的情况下通过调节补偿器各相输出电压相对于系统电压的相角差δ来调节各相的输出电流,实现了补偿器的分相控制。通过分析说明了采用该控制方法的系统达到稳态时,电网电流三相平衡且功率因数为1,达到了无功补偿和负载功率平衡的目的。利用Matlab对分相控制方法进行仿真,仿真结果验证了该控制方法的正确性和有效性。     

PWM型动态无功补偿技术的研究

提出了一种新型的可连续调节的PWM型动态无功补偿技术,以较小的逆变容量实现了系统的动态无功补偿。该补偿装置主要包括PWM调压电路和电容器组两部分。PWM调压电路输出侧与补偿电感串联后直接并入电网,通过检测计算出电网电流中所含的基波无功电流分量,利用PWM脉宽调制技术控制PWM调压电路的开关占空比,使补偿器输出相应的无功电流,从而动态连续补偿电网无功。该装置不仅实现动态无功补偿,而且补偿的过程中动态响应速度快,向系统注入的谐波含量小。     

基于DSTATCOM的点焊机无功功率补偿研究

为了更好地解决点焊机负荷引起三相负荷不平衡、系统功率因数低等电能质量问题,提出了基于静止同步补偿器（DSTATCOM）的无功功率补偿方法。首先给出了配电静止同步补偿器的主电路结构,然后利用改进的基于瞬时无功理论的电流检测方法检测出谐波和无功电流,分析了配电静止同步补偿器平衡三相不平衡负荷的原理。最后根据点焊机在实际工作中的情况,通过Matlab/Simulink仿真验证了采用的补偿方法可以平衡三相电流,提高系统功率因数和缓解电压跌落。该研究表明用于不平衡负荷的配电静止同步补偿器具有良好的动态性能和静态补偿效果。     

三相电压不平衡下级联STATCOM的控制方法

针对三相电压不平衡下级联静止同步补偿器(STATCOM)的控制问题,分析了级联STATCOM在三相电压不平衡时的工作特性,指出可以通过让级联STATCOM输出负序电压的办法来保证接入点的电压平衡。详细推导了系统在正序和负序环境下的解耦控制方程,提出一种新的正序—负序解耦脉宽调制的控制方法,分析了其两种工作模式:无功功率补偿模式和电压控制模式。级联STATCOM上层采用正序—负序解耦控制;下层采用能量平衡的控制策略保证各模块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级联STATCOM在三相电压不平衡下的安全运行问题,使得其在抵御一定的不平衡电压的同时具有较快的无功功率补偿特性,实现其最大化利用。     

一种不对称负荷的无功功率混合补偿方式

介绍了一种自适应的无功功率混合补偿方式。针对负荷随机变化三相负载可能处于严重不平衡的状态,在以单相负荷为主的低压供配电系统中采用先三相共补,再分相动态补偿。工程应用表明,该补偿方式可在尽可能节约成本的前提下,获得理想的补偿效果。     

一种新的不平衡负荷的低压无功功率混合补偿方式

提出了一种新的低压无功功率混合补偿方式。针对负荷随机变化,三相负载可能处于严重不平衡的状态,在含有大量快速变化负荷的低压配电系统中采用了快速补偿和普通补偿相结合的混合补偿。采用新方法比全部用快速补偿,可在尽可能节约成本的前提下。获得较好的补偿效果。     

Dynamic Reactive Power Compensation and Cost Analysis for Isolated Hybrid Power System

The wind-diesel-based isolated hybrid power system requires dynamic reactive power compensation for the fast recovery of voltage under load and input changes. Dynamic compensation techniques give a better voltage response but at a high cost; in contrast, the static compensator reduces the compensation cost by compromising on the voltage response. The use of, both, static as well as dynamic compensators together may give cost-effective reactive power compensation for predefined transient limits of voltage response. This paper presents the pricing of reactive power compensation under steady-state and dynamic conditions of a system with fixed capacitor (FC) and STATCOM. The main contributions of the paper are: (1) evaluation of reactive power compensation using FC as a static and STATCOM as a dynamic compensator, (2) fast recovery of voltage response using genetic algorithm-based tuning of the STATCOM controller's gain constant, (3) evaluation of reactive power compensation cost for steady and dynamic conditions due to change in load and/or input demand, and (4) comparison of responses obtained for the optimized case with a pre-existing reference compensation method.     

三相电压不平衡微电网的自适应补偿控制

由于单相负载、三相负载和非线性负载的混用,以及负载分布的不均衡,使得微电网三相电压不平衡问题比较突出。针对该问题,提出依据三相电压不平衡度调整逆变器各相输出功率的自适应控制策略。首先,建立了并网逆变器补偿控制原理框图,采用比例谐振(QR)控制器对电流进行无静差跟踪。然后,搭建了单相电压偏低和两相电压偏低的不平衡状态数学模型,依据四桥臂三相逆变器的三相电压具有可解耦独立控制的特性,将对三相电压的控制转变为对单相电压的控制,同时提出了改变并网断路器和相间断路器的开关状态,从而改变逆变器各相之间连接状态的控制方法,并且设计了补偿控制系数。最后利用MATLAB/Simulink进行仿真验证,仿真结果表明所提出的补偿控制可使三相不平衡电压得到有效补偿。