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大容量STATCOM与弱受端直流VDCOL协调控制策略优化研究

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南方电网技术 2024年第4期18卷 1-9页

作者：叶萌胡云刘婷黄立滨朱益华涂亮尚慧玉罗超李晶苏明章广东电网有限责任公司广州供电局广州510620 直流输电技术全国重点实验室(南方电网科学研究院) 广州510663 国家能源大电网技术研发(实验)中心广州510663 广东省新能源电力系统智能运行与控制企业重点实验室广州510663

由于弱交流系统电压对无功功率变化极为敏感,换流站内静止同步无功补偿器(static synchronous compensatory,STATCOM)与直流的控制若协调不当,故障后直流功率过快恢复会引起换流站的无功功率失衡、电压畸变、连续换相失败等严重问题,对... 详细信息

由于弱交流系统电压对无功功率变化极为敏感,换流站内静止同步无功补偿器(static synchronous compensatory,STATCOM)与直流的控制若协调不当,故障后直流功率过快恢复会引起换流站的无功功率失衡、电压畸变、连续换相失败等严重问题,对直流稳定运行产生较大影响。分析了落点弱交流系统故障后直流的恢复问题,提出了一种STATCOM与直流系统的电压指令限制单元(voltage dependent current limiting,VDCOL)综合优化的方法,搭建了STATCOM与直流联合运行的RTDS仿真模型并开展仿真与现场实验验证。结果表明所提出的优化方法可限制故障后直流电流超调,减少无功功率消耗。同时直流恢复时间适当延长以及STATCOM的有效配合有利于交流电压恢复和减少后续换相失败风险,对提高弱受端交流系统中直流稳定运行的效果明显。

关键词：静止同步无功补偿器高压直流弱受端协调控制实时仿真 VDCOL

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改进无差拍控制的静止同步无功补偿器的研究

改进无差拍控制的静止同步无功补偿器的研究

作者：邸金霖哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

随着智能电网的的普及,电力技术的不断更新,各种电力设备应用于各个领域。由于电力设备在正常运行时,会向电网注入大量的谐波与无功,极大的影响了电网的电能质量,使电能质量问题备受关注。因此,最新的无功补偿装置——静止同步无功补偿... 详细信息

随着智能电网的的普及,电力技术的不断更新,各种电力设备应用于各个领域。由于电力设备在正常运行时,会向电网注入大量的谐波与无功,极大的影响了电网的电能质量,使电能质量问题备受关注。因此,最新的无功补偿装置——静止同步无功补偿器(STATic synchronous COMpensator,STATCOM)应运而生,可以快速并且高效的补偿电网中的无功功率,为电网以及用电设备的安全、可靠运行提供有力的保障。主要针对如何提高STATCOM装置补偿无功功率的动态响应速度和稳态精度的问题,通过对国内外现有的控制策略大量分析与研究,提出一种改进无差拍控制策略。选用传统的三相两电平电压型拓扑结构作为主电路,利用坐标变换的方法,推导出无差拍控制的数学模型。在此基础上,设计了无差拍控制的电流内环,PI控制的电压外环。无差拍控制的核心就是对指令电流的预测,在基于瞬时无功理论的ip-iq无功电流检测法准确的检测出无功电流之后,利用拉格朗日插值法对无功指令电流进行预测计算,最后结合电压空间矢量控制(SVPWM)。在理论分析的基础上,运用Matlab/Simulink软件对所提出的控制策略与传统的PI控制策略进行仿真对比。得出本文提出的无差拍控制策略在补偿无功功率时动态响应速度快,稳态精度高。为了进一步提高稳态精度,利用重复预测原理,对无功指令电流的预测进行改进,结果证明改进后的方法能有效的修正误差,提高了稳态精度。同时,利用实验室资源,搭建了以TMS320F2812型DSP为核心控制器的实物平台。实验结果证明本文提出的改进无差拍控制系统能有效地补偿无功功率,并且动态响应速度快、稳态精度高。本文立足于STATCOM的关键性技术要求,对STATCOM无功检测算法及控制策略进行了深入的理论分析与相应的实验验证。仿真与实验结果均表明本文提出方案切实有效,为改进STATCOM的性能起到了至关重要的作用。

关键词：静止同步无功补偿器瞬时无功理论无差拍控制电压空间矢量控制

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级联H桥型静止同步无功补偿器的研究

级联H桥型静止同步无功补偿器的研究

作者：张小聪哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

电力系统中无功负载,不仅增加了电网有功损耗,而且严重影响了用户端的电能质量。实时快速的无功功率补偿对提高电力设备利用率,提高电网运行稳定性,保证供电电压水平具有十分重要的意义。传统的无功补偿装置动态响应速度慢、调节特性差... 详细信息

电力系统中无功负载,不仅增加了电网有功损耗,而且严重影响了用户端的电能质量。实时快速的无功功率补偿对提高电力设备利用率,提高电网运行稳定性,保证供电电压水平具有十分重要的意义。传统的无功补偿装置动态响应速度慢、调节特性差,体积庞大,补偿电流谐波含量高。基于电力电子逆变技术的静止同步无功补偿器(STATCOM)具有动态响应速度快、调节范围广、装置体积小、补偿电流波形品质高等优点,成为无功补偿的发展趋势。在STATCOM装置中,多电平电压型逆变器,能够有效的减少谐波,取消多重化逆变器所需的笨重、昂贵的曲折变压器。本文采用的级联H桥多电平逆变器与二极管钳位型、飞跨电容型多电平逆变器相比,电路结构中的二极管和电容少,且各H桥具有相同结构,易于实现电路的模块化和封装。本文对常用的几种调制方法在输出电压谐波特性、开关频率、直流电压利用率等方面进行了对比分析。分析表明,载波相移PWM调制方法可以成倍提高等效载波频率,能够有效的降低输出电压的谐波含量。级联H桥型STATCOM中,具有独立的直流侧电容,使这些电容电压保持一致,是装置运行的前提。本文提出一种将带前馈的Q ?δ闭环控制和各个H桥独立的电压闭环控制结合起来,用在STATCOM控制系统设计上的方法。该控制方法实现快速无功补偿的同时,能保持自身直流侧平衡。同时,具有结构简单,闭环控制受外界干扰小的优点。在实际电网中,不对称负载是普遍存在的,如果不及时对其进行补偿,会对电网其它负载产生负面影响,因此对不对称负载进行补偿也有着重要的意义。本文提出一种新的STATCOM不平衡补偿的控制方法。该方法对正负序电流分别进行dq变换,在此基础上得到直流参考,对该dq分量分别采用PI控制,实现了正负序有功无功电流完全解耦。PI控制的参考值均为直流,简化了PI参数设计。在三相平衡系统和负载不对称不平衡系统中,补偿器都能取得理想的补偿效果。同时,该控制方法能够保持直流侧电容电压平衡稳定,且具有动态响应快的优点。

关键词：无功补偿静止同步无功补偿器级联H桥 dq变换

级联H桥型静止同步无功补偿器控制方法的研究

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级联H桥型静止同步无功补偿器控制方法的研究

作者：罗丹哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

近年来,随着电网容量的增加,人们对电力供电品质要求也不断提高,柔性交流输电系统(FACTS)作为一项能有效改善电能质量的新技术,得到飞速发展。静止同步补偿器(STATCOM)由于其先进的控制性能和良好的补偿效果,已经成为FACTS装置研制的热... 详细信息

近年来,随着电网容量的增加,人们对电力供电品质要求也不断提高,柔性交流输电系统(FACTS)作为一项能有效改善电能质量的新技术,得到飞速发展。静止同步补偿器(STATCOM)由于其先进的控制性能和良好的补偿效果,已经成为FACTS装置研制的热点和无功补偿的发展趋势。本文研究的对象是级联H桥型STATCOM,它避免了变压器多重化结构造成的价格昂贵、体积庞大、损耗大以及变压器的铁磁非线性等问题,同时与其他多电平逆变器相比还具有结构简单,所需器件少,易于实现模块化设计和封装等一系列优点。首先对STATCOM的无功补偿原理进行深入的分析,并对不同接入方式下级联STATCOM的阀组结构进行特性分析和比较,通过MATLAB仿真进行了验证。文中在对载波调制方法的原理进行分析基础上,通过数学分析和仿真验证分别对三种调制方法进行对比分析。将载波相移PWM的两种调制方法应用到级联STATCOM中,对其电容电压波动特性进行研究。得出双极性PS-PWM比单极倍频PS-PWM产生的电容电压波形更复杂,谐波含量更多,各个桥电容电压不平衡程度更大。级联H桥型STATCOM最大特点就是每个单相逆变桥的直流侧均具有独立的电容,该结构给级联STATCOM带来显著优点的同时也带来了问题。所以对电容电压的波动情况和影响电容电压平衡的因素进行了研究,并提出了一种新的基于电压冗余状态的直流侧电容电容平衡控制方法。该方法将电容电压平衡控制与STATCOM系统控制独立出来,算法简单,扩展和实现方便,而且不影响输出电压波形,不增加开关频率。仿真分析证实了该方法的正确性和有效性。在仿真的基础上,建立了一台以DSP为平台的实验样机。主要研究了主电路、驱动电路以及DSP的软硬件设计和实现。最后在样机上进行了载波相移两种调制方法的对比实验和STATCOM无功补偿能力的验证实验,实验结果证明了理论及仿真分析的正确性。

关键词：静止同步无功补偿器级联H桥载波相移脉宽调制电容电压平衡控制

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基于静止无功补偿器的风电场高电压穿越研究

电气传动 2017年第10期47卷 54-58页

作者：唐亦敏无锡科技职业学院中德机电学院江苏无锡214028

随着风电场装机增多,电网要求其具有高电压穿越能力,即风电机组在规定电压幅值和时间内不能脱网运行。针对这个问题,设计了一种基于静止同步无功补偿器的提高风电场高电压穿越能力的控制方案,实施在静止同步无功补偿器上,当电网电压骤升... 详细信息

随着风电场装机增多,电网要求其具有高电压穿越能力,即风电机组在规定电压幅值和时间内不能脱网运行。针对这个问题,设计了一种基于静止同步无功补偿器的提高风电场高电压穿越能力的控制方案,实施在静止同步无功补偿器上,当电网电压骤升时,控制静止同步无功补偿器向电网提供容性无功,使电网电压升速及持续时间下降,从而实现了高电压穿越。最后,基于仿真软件对新型高电压穿越方案进行了仿真验证。

关键词：风电场高电压穿越静止同步无功补偿器无功补偿控制

基于二次型指标和蒙特卡洛方法的含STATCOM的LCC-HVDC系统的控制参数优化

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中国电机工程学报 2020年第12期40卷 3858-3866页

作者：崔鹏郭春义蒋雯赵成勇新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

在电网换相换流器高压直流输电(linecommutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)逆变侧交流母线处并联静止同步补偿器(staticsynchronous compensator,STATCOM),可有效调节交流母线电压从而抑制换相失败。然而,连接弱受端交流电网时,STATCOM与LCC控制系统之间的耦合作用会对整个系统的小扰动稳定性产生负面影响,甚至导致系统小信号失稳。该文采用小信号分析方法,将含STATCOM的LCC-HVDC非线性系统在稳定运行点处线性化,而后推导出能够定量衡量系统小扰动稳定性的二次型指标,并以此为目标函数,利用蒙特卡洛(Monte Carlo)方法对多组关键控制参数进行优化。二次型指标、特征根分析及PSCAD/EMTDC的电磁暂态仿真结果表明,采用优化后的控制参数,系统在低短路比下能够稳定运行,小扰动稳定性明显增强。该文提出的控制参数优化思路,同样适用于其他系统,具有一定的学术研究和工程应用价值。

关键词：电网换相换流器高压直流输电静止同步无功补偿器小扰动稳定性二次型指标蒙特卡洛方法弱受端交流电网

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PMSG无功控制和低电压穿越能力的研究

电力系统保护与控制 2012年第2期40卷 135-140页

作者：刘胜文包广清范少伟兰州理工大学电信学院甘肃兰州730050 广西电网公司贵港供电局广西贵港537100

通过对双PMW直驱式永磁同步风力发电机(PMSG)系统的研究,针对电网对无功控制和低电压穿越能力的技术要求,提出了一种改进型功率变换控制方法,该方法通过机侧整流器稳定直流母线电压,网侧逆变器跟踪风力机的转速实现最大风能利用;且在并... 详细信息

通过对双PMW直驱式永磁同步风力发电机(PMSG)系统的研究,针对电网对无功控制和低电压穿越能力的技术要求,提出了一种改进型功率变换控制方法,该方法通过机侧整流器稳定直流母线电压,网侧逆变器跟踪风力机的转速实现最大风能利用;且在并网口高压端加装静止同步无功补偿器(STATCOM),以提高风电系统的无功补偿能力,通过STATCOM与网侧逆变器的协调控制,进一步提高PMSG系统的低电压穿越能力。仿真结果表明所提出的方案有效提高了PMSG系统的无功补偿和低电压穿越能力。

关键词：永磁同步风力发电机无功控制低电压穿越静止同步无功补偿器网侧逆变器

不平衡工况下配电网STATCOM的控制策略

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电力自动化设备 2009年第8期29卷 13-17页

作者：王少杰罗安湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082 邵阳学院电气与信息工程系湖南邵阳422000

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... 详细信息

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。

关键词：静止同步无功补偿器不平衡状况开关函数控制策略配电网

区域间联络线上的STATCOM的鲁棒控制器设计

维普期刊数据库评论

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清华大学学报（自然科学版） 2004年第4期44卷 433-437页

作者：王文聪梅生伟刘锋清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084

针对互联电力系统的弱阻尼问题,该文为装设在区域间联络线上的静止同步无功补偿器(STATCOM)提出了以阻尼区域间振荡为目标并保证电压稳态精度的鲁棒控制设计方法。该法基于STATCOM的一阶电流源模型,将装有STATCOM的多机系统等值为两机... 详细信息

针对互联电力系统的弱阻尼问题,该文为装设在区域间联络线上的静止同步无功补偿器(STATCOM)提出了以阻尼区域间振荡为目标并保证电压稳态精度的鲁棒控制设计方法。该法基于STATCOM的一阶电流源模型,将装有STATCOM的多机系统等值为两机三母线,由此建立了综合考虑机电振荡和电压动态的四阶模型;然后运用反馈线性化方法和H∞控制理论设计了考虑干扰影响的鲁棒控制器。依据所设计的控制器分别在一个四机示例系统和四川省网实际系统中进行了计算机仿真,结果证明了该文所提出的控制器能有效地阻尼区域间振荡,提高传输容量。

关键词：区域间联络线 STATCOM的鲁棒控制器设计电力系统区域间振荡静止同步无功补偿器