基于SVPWM的STATCOM电压电流双环控制

提出一种基于电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法的静止同步补偿器(STATCOM)控制方案,并讨论了电压电流双环控制器的简化设计方法.该方法利用锁相环(PLL)和低通滤波器(LPF)检测负载电流中无功电流的大小,通过dq变换实现STATCOM无功电流和有功电流在dq平面的解耦控制.同时.直流电压外环控制器输出耦合到有功电流控制环路实现直流电压稳压控制.为利用SVPWM调制方法控制STATCOM输出电压控制其输出电流,控制器通过PI调节器将电流控制变量变换到电压矢量空间.全部控制算法在单片现场可编程逻辑门阵列(FPGA)中采用VerilogHDL硬件描述语言设计和综合实现,并应用在500 kV·A容量样机的控制上.仿真和实验结果显示该控制方法具有动态响应速度快、调制深度高、输出电流谐波畸变率低等优点.     

静止同步补偿器控制系统的仿真研究

比较了静止同步补偿器(STATCOM)的两种控制方式的优缺点,设计了一种基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法的控制系统。该方法运用瞬时无功理论,通过锁相环和低通滤波器检测负载电流中无功电流的大小,利用d-q坐标变换实现有功电流和无功电流的解耦控制。仿真结果表明补偿后电流幅值明显减小,直流侧电压平稳,功率因数提高到0.95以上。     

基于神经网络逆系统方法的链式STATCOM线性化解耦控制

针对链式STATCOM补偿负载无功电流以及稳定电网电压的控制问题,建立了链式STATCOM动态数学模型,得出了双变量δ、M(移相角与调制比)和电流的关系式,提出了一种基于神经网络逆系统控制方法,通过对该链式STATCOM系统可逆的验证、神经网络的构建以及控制系统的设计,实现了链式STATCOM输出的有功-无功电流的线性化解耦控制。仿真结果表明,在感性负载与容性负载进行切换以时,该控制策略取得了良好的动态效果以及稳态效果,使得装置具有较好的抗参数变化、抗负载扰动性能,从而验证了该控制策略的有效性及可行性。     

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。     

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。     

STATCOM的虚拟磁链定向矢量控制策略

针对传统电流控制方法在静止同步补偿器(STATCOM)无功补偿方面存在的问题,提出了一种新的基于虚拟磁链定向的矢量控制(VFOC),将其基本思想应用在电网电压控制中。详细论述了VFOC的控制原理,将STATCOM的各状态方程在虚拟磁链定向矢量坐标系中体现出来,通过算法实现对并网逆变器输出无功和有功功率的控制。仿真和实验结果表明基于VFOC的STATCOM具有良好的动态性和实用性,无功补偿效果良好,使得以空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制为代表的电流控制方式的缺陷得到了很好的弥补。     

电网电压不平衡下链式STATCOM控制方法

针对链式静止同步补偿器(STATCOM)在电网电压不平衡情况下的控制问题,建立了其正序、负序数学模型,详细推导了在电网电压不平衡时正序和负序环境下的非线性解耦控制方程,提出一种不平衡环境下链式STATCOM的反馈线性化滑模控制方法,通过引入精确反馈线性化方法实现正负序完全解耦,为降低滑动模态上的抖动,引入一种新的指数趋近律完成滑模控制器设计,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。仿真和实验表明,该方法能有效地解决链式STATCOM在不平衡环境下的补偿问题,具有一定的工程参考价值。     

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。     

应用于风电场的静止同步补偿器电压控制策略

针对风电场中静止同步补偿器(STATCOM)数学模型的多变量、非线性和强耦合特性,提出一种非线性PI控制和前馈解耦控制相结合的STATCOM电压双闭环控制策略。在该控制策略中,STATCOM公共连接点电压和STATCOM逆变器直流侧电压的控制均采用了基于跟踪微分器的非线性PI控制,STATCOM逆变器输出电流的控制采用了前馈解耦控制。电压外环非线性PI控制提高了装置的响应速度和鲁棒性,电流内环前馈解耦控制实现了对逆变器输出电流有功分量和无功分量的解耦控制。仿真结果表明,采用所提控制策略时STATCOM在固定工况和工况发生变动的情况下均表现出了良好的控制性能,满足应用要求。     

单相光伏并网逆变器解耦控制策略研究

三相并网解耦控制和空间矢量脉宽调制(SVPWM)能够很好控制输入电网功率的有功和无功分量,调节并网功率因数,提高并网质量,提高直流母线电压的利用率,因此将三相并网解耦控制和SVPWM技术应用于单相光伏并网逆变器的控制中。通过逆变器输出真实和虚拟电流实现功率解耦,并给出单相SVPWM的原理和实现方法。实验结果表明,所设计解耦控制策略能够实现对逆变器功率因数有效控制、且动态性能良好,验证了该控制策略的可行性。     

基于SVPWM控制的STATCOM-BESS特性分析与仿真

针对传统静止无功补偿器(static synchronous compensator-STATCOM)只能补充无功功率的不足,对直流侧并联蓄电池储能系统(battery energy storage system-BESS)的改进装置进行了研究,从而实现有功无功功率的双重控制。首先对STATCOM-BESS工作原理和数学模型进行简要介绍,之后对四象限模式的运行特性进行重点分析,并研究了基于电压空间矢量(SVPWM)有功功率无功功率独立控制的电流解耦控制技术。最后在MATLAB/Simulink中搭建STATCOM-BESS模型进行仿真分析,仿真结果显示装置在快速实现无功功率补偿的同时也可以实现有功功率的控制,并具有良好的动稳态特性,因此验证了理论分析的正确性和控制方法的有效性。     

链式STATCOM的SVPWM方法分析与实现

大容量静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,简称STATCOM)要求PWM策略避免过高的开关损耗,输出电压的谐波含量必须也很小.空间矢量脉宽调S0(Space Vector Pulse Width Modulation,简称SVPWM)具有算法简单、谐波含量少、开关损耗小等特点,且适合数字化实现.在SVPWM的基本原理和工程算法的基础上,构建了基于链式STATCOM的Matlab/Simulink仿真模型,结合STATCOM样机,对该方法进行了实验研究.仿真和实验结果表明,基于SVPWM控制方法的STATCOM装置可有效地补偿电网中的基波无功及谐波电流,且谐波含量少,开关损耗小,是STATCOM中的理想选择.     

神经元PID电压空间矢量技术在DSTATCOM中的应用

针对配电网无功功率补偿和电压质量改善的需求,本文提出一种配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)电流控制的新方法—基于神经元PID直接电流控制。该方法通过简单的代数运算获取电流指令信号,并具有一定的自适应自学习能力。针对直接电流控制开关频率过高的不足,本文引入了电压空间矢量技术,分析了电压空间矢量在DSTATCOM中的应用原理,并引入r1 r2 r3坐标系计算矢量作用时间和区域。实验结果验证了神经元PID电压空间矢量技术在DSTATCOM中应用的有效性。     

三电平STATCOM的电压和电流波形分析

三电平静止同步补偿器（STATCOM）在配电网无功补偿领域发挥重要的作用。在不考虑系统有功损耗的情况下,对三电平STATCOM在基频调制方式下的电压和电流进行了理论分析,给出了相应的解析表达式。利用Matlab／Simulink对三电平STATCOM的瞬时有功功率和无功功率变化情况以及电压和电流波形进行了仿真分析。仿真结果表明所提出的电压和电流理论分析方法是正确、有效的,可推广应用于其他类似结构的电力电子电路的理论分析与仿真研究中。     

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。     

基于预测模型的STATCOM功率控制策略建模与仿真

将基于预测模型的功率控制策略(Predictive power control,PPC)应用于静止同步补偿器(Static synchronous compensator,STATCOM)中,来解决传统直接功率控制策略中存在的功率脉动过大、开关频率不固定等问题。在分析STATCOM基本结构的基础上,结合实际数字处理系统离散运行的特点,推导出STATCOM系统的功率预测方程,构建一个使k+1采样点功率跟踪误差最小为目标的占空比求取函数,然后利用SVPWM技术调制出波形控制(Voltage source inverter,VSI),以达到系统的稳定运行。最后,使用Matlab搭建了STATCOM系统仿真模型,仿真结果表明所提PPC策略有效地抑制了系统的功率脉动、恒定系统的开关频率,同时其保留了传统DPC策略高动态响应的优异特性。     

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。     

提高STATCOM/BESS风电系统频率与电压支撑的智能联调优化控制方法

针对风电并网系统运行中负荷突变引起的频率波动和并网点电压的骤升/骤降问题,提出一种基于储能型静止同步补偿器(STATCOM/BESS)的频率与电压智能联调优化控制方法,该方法在具体实施过程中分为实时监测层、动态决策层和执行控制层3层,各层之间紧密联系,形成可靠闭环。首先,在实时监测层,基于风速分区与模糊控制判断风机的调频能力、系统有功需求及无功需求;其次,在动态决策层,综合考虑惯性常数和并网点电压,结合风机无功可调范围,动态优化有功、无功分配策略;最后,在执行控制层,风电机组与STATCOM/BESS对功率指令进行控制执行,STATCOM/BESS强化虚拟惯性时,考虑蓄电池(BESS)荷电状态,基于反馈动态调整其工作模式,控制结束后将相关参数及时反馈。仿真结果表明,基于STATCOM/BESS的风电系统智能联调优化控制可有效改善频率与电压的动态响应,提高频率与电压支撑能力。     

新型模块化多电平变流器 在电力系统无功补偿中的应用研究

模块化多电平变流器(MMC)是一种新型的多电平电压源变流器,每个桥臂由数个具有独立直流源的子模块单元串联而成。随着子模块增加,其空间矢量调制算法也越来越繁杂。提出一种基于60°坐标系下MMC任意电平逆变器的空间矢量脉宽调制通用算法;并将模块化多电平变流器并联接入电力系统中实现无功补偿技术,实现了内环解耦控制和外环的子模块电容电压平衡控制,最后通过仿真结果验证了60°坐标系空间矢量脉宽调制算法和该无功补偿装置控制算法的正确性和扩展性。     

空间矢量脉宽调制与单周控制的等效性

空间矢量脉宽调制(SVPWM)和单周控制(one-cycle control)是目前最常见的两种脉宽调制(PWM)技术。传统观点认为,它们是不同的PWM发生技术,即相同的参考波得到的触发脉冲不相同。文中以四桥臂STATCOM的主电路结构为例,经过数学推导,证明了下述结论:就二者发出的触发脉冲的结果而言,SVPWM与单周控制算法是等效的,而且单周控制的计算代价明显小于SVPWM。此外,通过对一个由清华大学独立研制的四桥臂STATCOM进行仿真,对理论结果进行了验证。进一步解释了这两种PWM技术的物理本质,进而推出所有的PWM方法经过适当的控制,都可以得到相同的触发脉冲。