静止无功补偿器对电力系统性能改善的综述

随着电力电子技术、微处理技术和控制技术的发展,柔性交流输电系统FACTS(Flexible AC Transmission System)的出现,为电力系统急待解决问题提供了新的手段或策略。静止无功补偿器(SVC)作为FACTS家族的成员之一,对电力系统性能的改善也已取得了可喜的成绩。因此,从静止无功补偿器提高稳态输送容量、提高暂态稳定性、增强系统阻尼抑制低频振荡、缓解次同步谐振、预防电压不稳定或控制电压的波动、改善直流输电系统的性能等六个方面进行综述。     

APF和SVC联合运行的稳定控制

研究了有源电力滤波器(APF)和静止无功补偿器(SVC)联合运行中的互相影响问题,指出在两者同时运行的情况下SVC控制器的设计要考虑到APF的影响,否则系统可能会不稳定。通过分析APF对SVC的影响途径,指出APF采用通常的Ip-Iq检测方法时,与SVC的耦合程度大;而采用“补偿特定次数谐波”方法时,与SVC的耦合程度小,此时APF是否投入对系统的稳定性基本没有影响,因此提高了系统可靠性。     

分布式柔性交流输电系统静止串行补偿器的研究

分布式柔性交流输电系统是FACTS技术的最新发展方向,该技术通过将大量静止串行补偿器分布挂在电力传输线上实现对传输网络的潮流控制,减轻拥塞,限制环流,增大电力传输能力.本文对这种分布式静止串行补偿器的结构及原理做了简要介绍,设计了基于有源可变电感的分布式静止串行补偿器.仿真和实验表明,该补偿器具有良好的潮流控制作用,结构特点满足分布式FACTS需要.     

有源滤波器与无功补偿装置并联使用技术

本文提出了采用有源滤波技术进行谐波治理时与电力系统原有无功补偿装置并联使用的实施方法。     

APF与SVC组合运行分析

有源电力滤波器(APF)与静止无功补偿装置(SVC)组合运行中会相互作用,导致谐波放大甚至发生谐振.通过分析其导致谐波放大的原因,提出通过对电容器组串联电抗器可以解决谐波放大的问题.通过实验证明该方法能够起到很好的滤波效果.同时,在实验基础上,总结了APF与SVC组合运行的最佳安装位置,进一步为有源电力滤波器工程应用提供指导.     

A fault analysis of DC electric arc furnaces with SVC harmonic filters in a mini-mill plant

This paper proposes the most feasible solution to overcome the failure of the 2nd harmonic filter in the static VAR compensator (SVC) which operates with the DC electric arc furnace (EAF) at Gwangyang Steel Mill in Korea. In order to investigate the causes of this failure, various measurements were carried out on the DC EAF and the main transformer at the PCC (point of common connection). It was concluded that the two causes for the failure are; the inrush current in the main transformer, and the parallel resonance between the system impedance and the harmonic filter. Three solutions to suppress the transformer inrush current and another three solutions to avoid the parallel resonance are suggested. The feasibility of these solutions was verified through the computer simulation with PSCAD/EMTDC. The most feasible solution to avoid further failures of the 2nd harmonic filter was selected, based on the estimated result for the six optional solutions in the point of performance and cost.     

SVC综合非线性控制器在交直流混合系统中的应用

该文给出了采用实用信号调制的SVC综合非线性控制器，对SVC在交直流混合系统中的应用进行了数字仿真研究，比较了SVC不调节时、采用常规电压调节时、采用电压型非线性控制时和采用信号调制型非线性控制时的不同控制效果。研究表明，信号调制型SVC综合非线性控制器，能够给系统提供较强的阻尼，从而提高了整个交直流混合系统的暂态稳定性。     

静态无功补偿器鲁棒控制的一种新自适应逆推方法

针对一般的参数反馈型非线性系统提出了一种扩展自适应逆推方法。该方法不仅保留系统的非线性特性和对未知参数的实时在线估计,而且突破了经典的确定性等价性原理。将该方法应用到含有未知参数带有静态无功补偿器 (SVC)的单机无穷大系统。将这种新自适应机制引入电力系统,得到了带有SVC单机无穷大系统的自适应控制律。仿真结果表明,该方法在提高系统稳定性和参数估计方面优于传统的逆推方法,为工程应用提供了一种有效的选择。另外, 该文中的算法可以应用到其他控制系统。     

大型电弧炉无功补偿与谐波抑制的综合补偿系统

针对大型电弧炉引起的电压闪变、谐波污染和功率因数低等电能质量问题,提出了一种由静止无功补偿装置与有源滤波器构成的新型综合补偿系统。用静止无功补偿装置快速补偿无功,并通过对其三相不对称控制来改善电网三相不对称和消除负序电流,有源滤波器滤除电弧炉和静止无功补偿装置产生的谐波。通过构造合理的拓扑结构,可使静止无功补偿装置与有源滤波器互不影响,从而实现对其分散控制。将该系统投入实际运行,对比分析了系统投入前后的波形和数据,证明了该综合补偿系统对改善电网电能质量的有效性和可行性。     

STATCOM与SVC在某钢铁企业的应用选择

根据静止同步补偿器(static synchronous compensator,简称STATCOM)和静止无功补偿装置(static var compensation,简称SVC)的基本工作原理和特性,对钢铁企业4 200 kW交—交变频同步电机改造工程中的电网无功补偿提出了两套设计方案。SVC设计方案采用TCR+FC静止型动态无功补偿装置,STATCOM设计方案采用±9 Mvar的STATCOM和9 Mvar无源FC构成混合动态无功补偿装置。并且在响应速度、谐波谐振的可能性、控制的鲁棒性、功耗、占地面积、价格比等方面进行了两套方案的比较。     

改进的单位功率因数谐波电流实时检测方法

为较好地解决低通滤波器的延时问题,分析了低通滤波器和积分器对谐波电流检测精度和检测响应过程的影响,采用移动窗积分法改进了单位功率因数谐波电流检测法的暂态性能,提出了改进的单位功率因数谐波电流实时检测方法。Matlab/Simulink仿真结果表明该方法提高了传统检测方法的实时性,可较好地跟踪负载的变化。基于数字信号处理器的并联有源滤波器实验验证了该方法的可行性和有效性。     

并联型高电能质量调节装置的研制

本文提出了一种具有谐波治理和无功补偿连续可调优点的并联型高电能质量调节装置,该装置主电路由晶闸管控制电抗器TCR和谐振阻抗型混合有源滤波器RITHAF组成,其中,RITHAF无源部分PF提供的固定容性无功与TCR提供的可调感性无功综合,实现快速可调连续无功补偿,同时RITHAF又能对谐波进行治理,可提高电能质量和功率因数。在分析该装置结构的基础上,就谐波域和基波域进行了模型推导,并对该装置运行时的控制方法进行了研究,模型推导和仿真实验证明了该装置的可行性。     

有源电力滤波器的新型拓扑结构和控制策略

着重介绍了用来抑制谐波和补偿无功功率的几种有源电力滤波器(APF)如并联型、串联型、串-并混合 型、无源有源混合型的拓扑结构。由无源滤波器(PF)与APF组合而成的混合型APF是目前较好的拓扑结构。对 比分析了可影响APF性能的几种适于APF的控制策略如基于空间向量的滞环电流控制、单周控制、无差拍控制 等,这些控制策略随着DSP技术的快速发展可方便地实现数字化,十分适合APF的控制。低损耗、低价格及大功 率、高频率的APF是未来的发展方向。     

配电变压器集成式混合补偿系统

配电变压器作为配电网高低电压等级交汇点,是电能质量控制的关键节点。针对配电网中广泛应用的Dyn连接组配电变压器,文中提出了一种配电变压器集成式混合补偿系统。有源滤波器(APF)和晶闸管可控电抗器(TCR)以及无源滤波支路通过连接抽头接入配电变压器高压侧三角形绕组。采用TCR实现对无功功率的动态补偿,无源滤波支路设计为容性,扩大TCR补偿无功功率范围的同时,滤除TCR以及负载产生的部分谐波电流,进一步减小APF的容量,APF则用来提升无功补偿动态响应速度以及补偿负载和TCR所产生的谐波电流。仿真验证了所提方案的有效性。     

Development of linear models of static var compensators and design of controllers suitable for enhancing dynamic/transient performance of power systems including wind farms

In this work the design of controllers with fixed-gain PID and multiple-stage lead-lag compensators is investigated for improving further the dynamic impact of static var compensators (SVCs). The analysis is based on the linearization of the power system under study and the proper shift of critical eigenvalues, associated with the SVC and electric network, to desired locations. In order to linearize the SVC an established 4th order model is used and the development of a more complex model is attempted. Finally, a 16th order linear model is developed for the SVC by implementing system identification methods, and this model is used along with the 4th order model to design two different controllers with fixed-gain PID and a multiple-stage lead-lag compensator. The suitability and effectiveness of the resulted controllers are tested by performing digital simulations of a Greek power system which includes a wind farm.     

110kV风电场升压站MSVC型动态无功补偿装置的应用

MCR型SVC装置(MSVC)是提高功率因数、改善电能质量、节约能源、提高系统稳定性等方面的理想选择。本文以实际工程为例,给出了110 kV风电场升压站工程35 kV MSVC成套装置的方案、功能设计、结构、控制策略等要求,指出了MSVC是一种较为合理的动态无功补偿方式,在动态无功补偿性价比方面具有一定的优势。     

多重化大容量有源电力滤波器的主电路结构研究

采用多重化方案实现的大容量有源电力滤波器(Active power filter,APF)具有等效开关频率高等优点,但传统的多重化方案公用一组直流侧电容,容易出现多次相交或静态补偿误差较大等问题.文章提出了一种新的多重化方案,将各模块的直流侧解耦,避免了采用传统的多重化方案时存在的问题,同时具有提高等效开关频率、降低纹波电流的优点.仿真结果验证了推导的正确性,实验结果表明具有新的多重化结构的有源电力滤波器有良好的补偿性能.     

电流突变抑制与智能化谐波检测系统

针对网侧电流的电能质量问题,设计了一个并联型有源电力滤波器系统。该系统采用神经网络谐波检测方法,提高了检测的实时性和精度;补偿装置采用周期采样控制方法,便于实际应用;负载端加入隔离变压器,获得了更好的补偿效果。该方法具有精度高、延迟小、补偿效果好的优点,使得该有源电力滤波器系统更适合工程中的应用。MATLAB仿真结果验证了该系统的有效性和可行性。     

有源电力滤波器选择性谐波补偿方法

为了实现选择性谐波补偿,提出一种基于滞环空间矢量脉宽调制SVPWM(space vector pulse width modulation)策略的有源电力滤波器APF(active power filter)选择性谐波补偿方法。在检测算法中加入补偿角,以补偿系统的延时;控制算法采用滞环空间矢量脉宽调制策略,使有源电力滤波器输出的补偿电流能够准确跟踪参考电流,从而达到选择性谐波补偿的目的。该方法不需要设计复杂的电流控制器,计算量小;而且不必计算参考电压值以及阻抗参数等,避免了参数误差的影响。文中最后通过样机实验证明了该方法的正确性和有效性。     

Harmonic estimation using RLS algorithm and elimination with improved current control technique based SAPF in a distribution network

This paper presents the application of well known recursive least square (RLS) harmonic estimation technique and its elimination with improved current control technique based shunt active power filter (SAPF) in a distorted power network. The estimation of amplitude and phase angle of fundamental and harmonics is performed using RLS algorithm, known for their simplicity of computation, accuracy and good convergence properties. The estimates are updated recursively as samples of the harmonic signals are received. In order to eliminate harmonics produced by the nonlinear load connected in the distribution network, a three-phase SAPF with modified current control technique is employed. In this paper, based on the analysis and modeling of SAPF with closed-loop control, a feed forward compensation path of load current and a new pulse width modulation (PWM) control scheme is proposed to improve the dynamic performance of the SAPF. In this case the amplitude and phase angle of the converter AC voltage should be adjusted using PWM, thus producing either leading or lagging reactive power. Harmonic contented in the signal is estimated at the point of common coupling (PCC) with and without SAPF. The comparative results of amplitude and phase angle of fundamental and selected harmonics are determined considering installation of SAPF in the distribution network. The system is studied using MATLAB environment to justify the effectiveness of proposed control technique in comparison to the other techniques discussed in the recent literature.