配电静止同步补偿器

配电静止同步补偿器（通用7篇）

配电静止同步补偿器 篇1

0 引言

作为改善电能质量[1,2,3,4,5]的电力电子装置,配电网静止同步补偿器DSTATCOM(Distribution-network STATic synchronous COMpensator)的主要功能是支撑配电网公共连接点PCC(Point of Common Coupling)电压[6,7],同时直流侧电压稳定也是DSTATCOM安全有效工作的保证[8,9]。

STATCOM的工作性能与其所采用的控制策略有关[10,11,12,13,14]。本文设计了DSTATCOM的前馈解耦控制系统:采用前馈解耦控制策略实现d、q轴电流解耦控制;基于瞬时有功、无功功率的定义获得电流跟踪控制器的期望值信号;在此基础上,获得了DSTATCOM的双闭环控制系统。

1 系统建模

图1所示为系统电路结构,图中ug、Lg、Rg为配电网电压(无畸变)、电感、电阻;LL1、RL1和LL2、RL2均为连接于PCC处固定容量的电感、电阻,其中,前者用以模拟敏感性负载,后者用以模拟大容量电感性负载;开关S用来控制LL2、RL2是否接入配电网;L、R为连接电抗器的电感、电阻(包含了开关器件的开关损耗),iS为流经L、R的电流;DSTATCOM由二电平电压源型变流器构成,uS为其交流侧电压,C为直流侧大电容,RC用来等效直流侧损耗,uDC、iDC为直流侧电压、电流,iRC为流经RC的电流。

由图1可得配电网PCC、连接电抗器和DSTAT COM(交流侧)在三相abc坐标系中的方程:

其中,ux(x=a,b,c)为配电网PCC的瞬时电压;iSx(x=a,b,c)和uSx(x=a,b,c)分别为DSTATCOM交流侧的瞬时电流和瞬时电压。

由式(1)可得系统在两相静止αβ坐标系中的方程:

由式(2)可得系统在两相同步旋转dq坐标系中的方程:

其中,ω为配电网的基波角频率。

为简化运算,现将d轴固定在配电网PCC的电压矢量上,因此,有

其中,u为配电网PCC的电压。

结合式(3)(4),有

对式(5)进行拉普拉斯变换后,可得系统模型,如图2所示。

显然,由式(5)和图2可知,控制DSTATCOM交流侧的瞬时电压uSd、uSq即可实现对DSTATCOM交流侧的瞬时电流iSd、iSq的控制;但由于耦合项ωLiSq、ωLiSd的存在,uSd、uSq难以实现对iSd、iSq的快速控制。为此,本文采用前馈控制策略实现uSd、uSq对iSd、iSq的解耦控制。

2 DSTATCOM的前馈解耦控制系统

DSTATCOM的前馈解耦控制系统主要由2个部分组成:采用前馈解耦控制策略实现uSd、uSq对iSd、iSq的解耦控制;基于瞬时有功、无功功率的定义获得iSd、iSq的期望值信号i*Sd、i*Sq。

2.1 前馈解耦控制策略

为实现式(5)中uSd、uSq和iSd、iSq的解耦,现引入2个新变量ΔuSd、ΔuSq,且与uSd、uSq之间满足:

为实现iSd、iSq对i*Sd、i*Sq的稳态无差跟踪控制,ΔuSd、ΔuSq的定义如式(7)所示:

其中,kp3、ki3和kp4、ki4分别为d、q轴电流PI控制器的比例、积分常数。

对式(6)(7)进行拉普拉斯变换变换后,可得DSTATCOM的前馈解耦控制模型,如图3所示。

将式(6)代入式(5)后可得:

显然,通过引入式(6)中的新变量ΔuSd、ΔuSq,式(5)中uSd、uSq和iSd、iSq之间原有的耦合关系被消除,取而代之的是式(8)所示的解耦后的控制系统。对式(8)进行拉普拉斯变换,并结合图2、3,可得系统解耦后的控制模型,如图4所示。

2.2 期望值信号i*Sd、i*Sq的获取

由于从配电网PCC处流入连接电抗器和DSTATCOM的瞬时有功功率p、瞬时无功功率q为[15]

因此,控制DSTATCOM交流侧的瞬时电流iSd、iSq即可实现对p、q的控制。

2.2.1 i*Sq的获取

由式(10)可知,配电网PCC的瞬时电压发生改变时(即反映为式(10)中u发生改变),瞬时无功功率q也会相应发生改变;为了保证u维持不变,需要相应地控制来跟踪q的变化,因此,可以采用一个PI控制器来获取如式(11)所示:

其中,u*为u的期望值信号。

2.2.2 i*Sd的获取

为简化分析,现忽略R的影响,即忽略开关器件损耗和连接电抗器损耗。根据能量守恒定律,DSTATCOM直流侧所储存的能量应该等于从配电网PCC处流入的瞬时有功功率p(如式(9)所示),因此有

如果通过式(7)中PI控制器参数的设计,使得iSd的变化速度远大于uDC的变化速度(≥10倍),则

如果通过式(11)中PI控制器参数的设计,使得uDC的变化速度远小于u的变化速度,由式(13)可知,DSTATCOM直流侧所储存的能量发生改变时(即反映为式(13)中uDC发生改变),瞬时有功功率p也会相应发生改变;为了保证uDC维持不变,需要相应地控制iSd来跟踪p的变化,因此,可以采用一个PI控制器来获取i*Sd,如式(14)所示:

其中,u*DC为uDC的期望值信号。

2.3 DSTATCOM的双闭环控制模型

对式(11)(14)进行拉普拉斯变换,并结合图4中系统解耦后的控制模型,可得DSTATCOM的双闭环控制模型,如图5所示(图中,PI控制器参数见表1)。

图5所示的DSTATCOM双闭环控制系统包含了4个控制器:内环d轴电流跟踪控制器和外环直流侧电压控制器,内环q轴电流跟踪控制器和外环PCC电压控制器。

3 仿真分析

为验证DSTATCOM的前馈解耦控制策略的正确性和有效性,本文采用Matlab仿真软件对图1所示系统进行了仿真分析。相关参数如表2~4所示。为产生配电网PCC电压跌落,在t=0.15 s时通过闭合开关S使得大容量电感性负载投入配电网;随后在t=0.45 s时通过断开开关使得该负载退出运行,从而模拟配电网PCC电压抬升。在t=0.3 s时DSTATCOM投入运行。仿真结果如图6所示。

由图6(a)可知,当大容量电感性负载投入配电网后、DSTATCOM投入运行前(即0.15 s≤t≤0.3 s),配电网PCC的电压因受大容量无功负荷的冲击而下降;t≥0.3 s后,即投入DSTATCOM后,uPCCa在经过3个工频周期后恢复到期望值;t=0.45 s时,即大容量电感性负载退出运行,uPCCa因DSTATCOM之前所补偿的容性无功而有所抬升,但经过2个工频周期后也恢复到期望值,与此同时,由图6(b)可知,DSTAT-COM交流侧的电流因无功需求的减少也大幅减小,此时的iSa主要用来补偿DSTATCOM的有功损失。在上述工况变化过程中,由图6(c)可知,直流侧电压的变化不大,基本稳定在其期望值附近。以上分析结果表明,采用前馈解耦控制策略后,PCC电压和直流侧电压都能及时、有效地调整到其期望值。

4 实验验证

为进一步验证DSTATCOM的前馈解耦控制策略的正确性和有效性,本文又对图1所示系统进行了实验研究。实验参数、条件与仿真研究基本相同(从保证DSTATCOM安全性的角度出发,连接电抗器的电感值改为L=0.3 m H;大容量电感性负载投入运行后不再退出)。实验结果如图7所示。

比较图6、7可知,实验结果与仿真分析的结论很吻合,进一步验证了DSTATCOM的前馈解耦控制策略的正确性和有效性。

5 结论

通过对系统电路结构的分析获得了存在耦合项的系统模型,设计了DSTATCOM的前馈解耦控制系统。采用前馈解耦控制策略实现uSd、uSq对iSd、iSq的解耦控制;基于瞬时有功、无功功率的定义获得iSd、iSq的期望值信号i*Sd、i*Sq;在此基础上,最终获得了DSTATCOM的双闭环控制系统。仿真与实验结果表明,采用前馈解耦控制策略后,PCC电压和直流侧电压都能及时、有效地调整到其期望值。

配电静止同步补偿器 篇2

与静止无功补偿装置SVC相比, 静止同步无功补偿器 (STATCOM) 能够快速并连续、大幅度补偿无功功率, 无论在装置容量还是面积及各种损耗程度上都优于SVC。在电网中应用STATCOM用来稳定公共连接点处电压, 使其保持在所要求的范围内, 最终改善系统的稳态性能和动态性能。应用在配电系统中简称称为DSTATCOM (STATCOM in Distribution System) 。为了提高配电系统中电能质量问题, 对补偿装置的研制是一个新的研究热点。在配电网公共连接点处连接D-STATCOM装置用以抑制电压波动并提高功率因数, 进而提高电能质量。最终为了保持公共节点处电压处于恒定值, 使DSTATCOM装置提供的无功功率完全补偿负载所需要的无功功率。

2 D-STATCOM的数学模型

D-STATCOM的主电路分为电压型桥式电路和电流型桥式电路。装置接入系统中产生的谐波对电网电压会造成一定影响, 而电压型桥式电路中的电抗器消除这种谐波所带来的影响。

在电网电压平衡情况下, 根据基尔霍夫电压定律将三相静止坐标系直接转化d-q坐标系, 并将d轴方向与配电网公共节点处电压处于同向下的D—STATCOM数学模型:

其中, w为配电网的基波角频率。ed、eq为d、q坐标系下D-STATCOM装置输出电压的d、q分量, id、iq为装置输出电流的d、q分量。由上式知, D-STATCOM交流侧瞬时电流id、iq的调节与其交流侧瞬时电压ed、eq存在对应关系;但由于耦合项w Liq、w Liq使其不能快速调节。

3 D-STATCOM的间接电流控制策略

电流间接控制无论在结构上还是在你技术应用、系统运行的动态性能上都具有一定优势, 并能维持直流侧电容电压为恒定值。电流间接控制就是使DSTATCOM装置交流侧电流大小的调节通过控制装置输出电压基波的相位和幅值的大小。D-STATCOM双闭环控制系统模型如图1所示。

图中为了达到稳定D-STATCOM公共节点处电压的目的, 并考虑系统中损耗以及补偿快速性和动态性上, 将直流侧电容电压进行控制。图中是一种两输入的双闭环控制系统, 并能够实现电流内环的解耦控制。

4 系统仿真分析

通过MATLAB/Simulink建立电压电流双闭环控制系统进行仿真分析。系统仿真参数如下:配电变压器容量:100KVA、电压:400V、频率:50Hz;补偿装置直流侧电容:4500u F;连接电抗器等效电感:5m H、等效电阻为0.1Ω。系统负荷为三相平衡负荷。

4.1无功补偿仿真研究

为模拟配电网公共节点电压的变化, 通过将大容量感性负荷接入电网, 即t=1.115s时使闭合开关即可接入。其中图2为1.115s后突加负荷后系统A相电压电流波形, 图3为直流母线电压波形图。

根据图2所示, 1.115秒加入冲击性负荷以后, 经过半个周期的短暂过程, 电压电流波形重新快速达到稳定状态, 且电压电流相位保持一致, 因此可以获得较高的功率因数, 降低配电变压器有载调压的压力, 而且D-STATCOM调节效果连续快速可靠不过幅值有所增加, 这是因为冲击性负荷有一定的有功分量。所以系统电流的有功分量有所增加, 而无功分量则被STATCOM实时补偿。

根据图3所示, 由系统动态方程可知系统中有功电流和无功电流存在耦合关系, 所以当投入大容量感性负荷时不但引起公共节点处电压变化, 同时逆变器直流侧电压也会变化, 通过电压电流双闭环控制策略最终使直流侧电压维持在550V, 直流侧电压与有功电流有关, 图中电压波动正体现出了这种耦合作用。

5 结论

通过对电流间接控制策略的分析, 实现了基于电流间接控制方法的D-STATCOM的电压电流双环控制。结合仿真模型进行了静止同步补偿器对配电网所带负荷和突加负荷情况下进行无功补偿的研究, 验证D-STATCOM进行无功补偿的有效性。研究成果有助于在配电网中进行实际应用。并且为其他方面无功补偿研究提供了技术支持。考虑到电流直接控制要求主电路半导体器件有较高的开关频率, 笔者认为, 在低压配电领域情况下, 采用电流直接控制, 在控制精度和电流响应速度上会有更大的提升空间, 可以针对其作进一步研究, 可以根据不同实际需要进行使用。

参考文献

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静止同步补偿器运行与维护 篇3

关键词：静止同步补偿器,运行,维护

1 前言

动态无功补偿装置中最具有代表性的为静止无功补偿器 (SVC) 和静止同步补偿器 (STAT-COM) , STATCOM已开始逐步投入实际运行, 并在响应速度、运行特性、损耗与维护等方面均优于SVC[1], 成为较好的动态无功补偿解决方案。以下分析某110k V变电站STATCOM装置的运行、维护及检修经验。

2 STATCOM基本原理

STATCOM是一种基于全控型功率换流器技术的逆变器, 主要用于改善电网的电压稳定性和电能质量、阻尼系统低频振荡及增强系统暂态稳定性等。STATCOM通过快速调节其输出电压的相位或幅值[2], 灵活地改变向系统注入的补偿电流, 实现动态无功补偿, 基本工作原理为:当STAT-COM输出电压低于系统电压时, STATCOM从电网吸收无功, 作用类似电抗器;反之, STATCOM向电网输出无功, 作用类似电容器。

3 STATCOM系统组成

安装于某110k V变电站的STATCOM主要用于抑制钢铁负荷造成的10k V母线电压波动与闪变, 系统由功率单元、主控制单元、人机操作界面和升压变压器组成。其中, 功率单元基于IGBT模块化构建, 安装于户外, 由多个逆变器模块并联组成, 并通过0.48/10k V升压变压器接入10k V系统, 不同于链式结构的STATCOM。功率单元主要包括IGBT模块、功率驱动电路、滤波电路、监控与保护电路、预充电回路、辅助供电电路等, IGBT模块将IGBT、直流侧电容 (薄膜电容、突波吸收电容) 及直流充电电路、型材散热器等集成为一个功率部件, 节省了装置体积。

主控制单元负责采集电网监测数据、生成控制指令及保存系统运行数据。它实时采集主变压器低压侧CT及10k V母线PT信号, 经内部高速处理器计算后向功率单元发送控制指令, 动态输出无功功率。同时, 10k V母线电压、动态无功输出量、报警事件等各种运行信息均保存于主控制单元。人机操作界面主要实现STATCOM系统运行状态的监视和控制, 并具备实时状态显示和历史数据轮询功能。功率单元与主控制单元之间采用高速/低速两路光纤通信 (Ala双向多模) , 以实现对控制量、状态量等不同类型的高/低速数据的分组响应和快速处理[3]。

4 装置的运行操作

1) STATCOM装置为全自动运行装置, 启停机操作仅用在设备高压调试、系统维护或故障检修期间。STATCOM的功率单元配备了一组低压大电流的断路器连接至升压变压器低压侧, 升压变压器高压侧通过10k V真空断路器连接至10k V母线。STATCOM的启停机操作一般在人机操作界面处完成 (特殊情况下可在主控制单元或功率单元处手动操作) 。

2) 控制模式调整:通常, STATCOM能够实现电压控制或功率因数调节等多种控制方式, 并能对外部电容器组进行投切控制。在控制效果需求变化时, 需要对控制模式及参数进行调整。

3) 运行数据监控:需要重点观察和记录的主要运行数据包括:10k V母线运行电压、STAT-COM动态无功输出电流、电流总谐波畸变率THD、外部电容器投切记录、功率单元报警信息、风机转速、滤网压力值、功率单元运行温度等。上述信息均可在人机操作系统主界面的数据视窗中观察, 风机转速、滤网压力值、功率单元运行温度这三个参数是标志设备是否正常运行的主要环境参数, 设备的维护需要根据这三个参数做出初步判断。

5 设备维护

5.1 日常性维护

运行温度、空气过滤网压力值、风机转速是日常性维护中重点关注的三个关键参数, 也是衡量功率单元运行状态的主要指标。功率单元通过多个温度传感器对内部温度进行监测, 包括各IGBT模块温度、驱动电路温度、滤波电路温度等;功率单元采用强迫式风冷散热方式, 位于功率单元前部的抽气风扇将外部冷空气吸入, 对IGBT模块冷却后, 由后部的排风扇将热空气排出。安装于前部的空气过滤网将外部冷空气中的灰尘过滤, 滤网压力值是逆变器外部压力与内部压力之差, 表征了滤网的清洁程度, 该压力值越大, 滤网阻塞越严重。另外, 人机操作界面中的功率单元运行界面和主运行状态报警界面也需要在日常性维护中经常关注, 功率单元运行界面给出了各IGBT模块的最高/最低运行温度、直流侧电压等信息。

5.2 周期性维护

STATCOM的周期性维护包括三方面的内容, 包括功率模块力矩校核、滤网清理及更换、预防性检修。功率模块力矩校核每年进行两次, 主要是对各IGBT模块的连接螺栓、固定螺栓进行受力力矩检查和校正, 每个连接螺栓均按照固定的力矩值要求校核, 这样有利于防止功率模块在长期运行振动过程中, 由于受力不均匀出现连接故障, 如间歇性短路、接地、绝缘性能降低等。

空气滤网由8个盒式过滤器和8个槽式过滤器组成, 安装于功率单元逆变器侧柜门内部。通常, 当滤网压力值在达到0.8且持续时间超过1小时, 则需对空气过滤器进行清洁;当该值达到0.95且持续时间达到0.5小时, 则对全部的空气过滤器进行更换。

STATCOM的预防性维护每年进行两次, 主要包括:设备常规状态检查;防雪罩和百叶窗检查;加热器运行检查;紧急照明部件测试;功率单元检修通道照明灯的检查或更换 (需要时) ;外部环境、进气和排气通道的检查;排气扇检查;低压侧断路器连接部件的力矩校核等。

6 故障检修流程

1) 观察人机操作界面的报警页面, 查找实时故障信息和历史故障记录, 确定故障类型;

2) 打开人机操作界面中功率单元运行监控页面, 观察各IGBT的运行状态;

3) 观察主控制单元运行情况, 包括信号采集电路、控制电路的输入输出信号是否正常, 交直流辅助供电模块是否正常等;

4) 观察功率单元内部运行情况, 包括IGBT模块是否存在明显灼伤痕迹及异味、交直流辅助供电回路继电器运行位置等, 必要时对IGBT模块进行测试。

7 结束语

该STATCOM装置自投运以来, 能够快速响应系统电压变化, 动态、精确地调节无功输出, 运行稳定可靠, 体现了其优良的动态补偿性能。通过该装置的现场应用, 运行、检修等人员积累了大量的关于新型动态无功补偿装置的运行、维护经验, 为静止同步补偿器在南方电网的广泛应用奠定了良好的工程实践基础。

参考文献

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配电静止同步补偿器 篇4

配网静止同步补偿器 (Static Synchronous Compensator, STATCOM) 的研究主要集中在主电路拓扑结构和装置多目标控制策略方面[1,2], 对于起到直流电压支撑作用的直流电容的选择研究较少且缺乏系统的理论分析, 也存在不同的见解[3]。文献[4]针对H桥级联型STATCOM, 根据无功电流和直流电压波动允许值来选择直流电容;文献[5]针对STATCOM多重化结构, 根据瞬时有功功率变化对直流电压波动的影响选择直流电容;文献[6]分析了系统不对称条件下直流电容对STATCOM性能的影响, 并给出了直流电容的选取原则。文献[7]研究了电网谐波电压对STATCOM的影响, 但该文献分析不包含电网电压不平衡的影响;文献[8]利用标幺值模型分析了电网电压不平衡和谐波情况下直流电压的波动和装置谐振情况, 但是理论分析结果与仿真结果存在显著差异。

本文利用基频开关函数, 推导出了配网STAT-COM在电网电压含有基波负序分量和谐波分量情况下直流电压波动幅值与STATCOM串联电感、直流电容的解析表达式, 据此分别以装置直流电压波动幅值最小和交流电流非基波正序分量 (包含基波负序分量和谐波分量) 有效值最小为约束条件, 得到了STATCOM直流电容的优化计算公式。最后, 搭建了STATCOM的仿真模型, 仿真结果验证了理论分析的正确性。

2 STATCOM的开关函数模型

如图1所示, 本文分析所针对的STATCOM主电路拓扑为典型的二电平电压源换流器 (Voltage Source Converter, VSC) 结构。图1中, 电网电压us分解为基波正序分量us.1+和非基波正序分量us.n, uc为VSC交流侧电压, udc为VSC直流侧电压。

设VSC采用SPWM调制策略, 调制深度为!。忽略VSC开关工作方式引入的高频谐波分量, VSC开关函数可用其基频分量来表示:

根据VSC的PWM调制原理, VSC的交直流侧电压和交直流侧电流分别有如下关系:

由图1可知, STATCOM的交流侧和直流侧的电压电流分别服从如下关系:

式中, Udc0为STATCOM直流侧稳态平均电压。

3 STATCOM的谐振分析

设电网电压中某个非基波正序分量us.n为

式中, ω为电源电压基波角频率;n为谐波次数;p表示相序。当us.n为正序分量时p=+1、负序分量时p=-1、零序分量时p=0。

业已证明, 电网电压中的n次p序分量会在直流电压中产生 (n-p) 倍频的波动[9]。设直流电压波动幅值为Ud, 则STATCOM直流电压的波动分量可表示如下:

根据式 (2) , (n-p) 倍频ud又在STATCOM交流逆变输出电压中产生 (n-p+1) 次正序电压分量uc.n+和 (n-p-1) 次负序电压分量uc.n-, 由式 (3) 和式 (5) 可知, 交流侧us.n, uc.n+和uc.n-产生的电流在VSC直流侧引起的直流电压波动为

令式 (7) 与式 (8) 相等, 整理可得Ud与LC之间的关系:

显然, 当LC满足

时, STATCOM对电网电压中的n次p序分量发生谐振。

4 直流电容器最优容量确定

下面分别以VSC中Ud最小和交流电流非基波正序分量 有效值最小为约束条件, 分析直流电容器容量的优化选择。在本节的示例中, 分别取L=1m H和λ=1.0。

4.1 直流电压波动最小时的电容量

在电网电压非基波正序分量us.n一定时, 由式 (9) 得到图2所示的Ud与C的关系曲线。

图2中, Ud极大值对应于谐振点的电容量, 当直流电容远离谐振电容值时Ud迅速趋小。从图2可以看出, 若以Ud最小为目标, 则直流电容量越大越好。实际应用中, 可以根据系统允许的Ud max和电网电压中可能出现的最大基波负序电压Us.1-选择直流电容, 即:

4.2 交流电流非基波正序分量最小时的电容量

4.2.1 电网电压不平衡对电容量的要求

图3给出了I1-、I3+和 与C的关系曲线。

由图3可知, 交流电流 存在三个特征点:

(1) 谐振点:当直流电容量满足下式时, 最大。

(2) 基波负序电流零点:当直流电容满足下式时, 中的i1-为零。

(3) 最小点:当直流电容满足下式时, 最小。

显然, 仅考虑电网电压基波负序分量us.1-时, 直流电容器的合适取值范围为

或

4.2.2 电网电压谐波分量对电容量的要求

如果电网电压含有谐波分量us.n, 图4给出了 随C的变化曲线。

图4表明, 单一频次谐波电压下, 直流电容越小I1+也越小。但为避免高次谐波下的谐振发生, 直流电容必须位于最低次谐波 (譬如5次谐波) 谐振点的右侧, 即:

4.2.3 直流电容的优化选择

综合考虑电网电压中的基波负序和谐波成分, 直流电容器最优容量由式 (16) ~式 (18) 共同决定。

图5给出了Us.1-=Us.5-时 与C的关系曲线。

由图5可知, 直流电容器的最优容量Copt落在基波负序和5次谐波负序谐振电容量之间, 即

最优容量可以按照上述取值区间边界的几何平均值来确定, 即:

此时Copt=3.42Creson.5, Creson.1=3.42Copt, 即Copt对相邻两个谐振电容量都有较大的冗余。

若定义串联电抗器的工频电抗和直流电容器的等效工频容抗分别为

取!=0.95, 则由式 (19) 可得

5 仿真验证

利用PSIM软件, 按照图1搭建STATCOM仿真电路模型对上述分析结论进行仿真验证。电路中的参数设置如表1。

由式 (10) 和式 (19) 求出STATCOM直流电容器的几个特征值: (1) 基波负序谐振电容量Creson.1=1267μF; (2) 5次谐波负序谐振电容量Creson.5=109μF; (3) 以Ud最小为目标的最优电容量Copt=∞, 文中取为10000μF; (4) 以 最小为目标的最优电容量Copt=371μF。图6给出了Ud和 随C的连续变化曲线, 可以看出, 仿真结果和理论分析是一致的。

6 结论

通过基频开关函数建模和分析, 导出了配网STATCOM在电网电压基波负序和谐波分量作用下的直流电压波动和交流电流非基波正序分量的计算模型, 给出了谐振发生的条件, 得到了不同优化目标下直流电容的最佳取值方法: (1) 若以STATCOM直流电压波动最小为目标, 则直流电容量越大越好; (2) 若以STATCOM交流电流非基波正序分量有效值最小为目标, 则直流电容器存在一个与串联电感相关联的最优电容值, 其等效工频容抗约等于串联电抗器工频电抗的30倍。

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配电静止同步补偿器 篇5

关键词：静止同步补偿器,内模控制,解耦,FBD,三电平

0 引言

静止同步补偿器(STATCOM)是柔性输电系统中用于无功补偿的重要装置,其主要功能是提高系统功率因数和支撑公共连接点电压[1,2,3]。传统两电平拓扑结构的STATCOM因为其技术成熟算法简单在小容量的场合得到广泛应用,但是受到功率开关器件耐压水平的限制,两电平装置很难满足中高压情况下的电压等级和容量要求。基于二极管箝位的三电平STATCOM具有更高的容量和更好的系统可靠性,在动态无功功率补偿领域应用前景广阔。但是NPC型三电平STATCOM是一个非线性、多变量、强耦合、时变的系统[4]。因此研究如何获得高性能的STATCOM的控制策略,实现装置的高效运行具有现实意义。

内模[5,6,7]控制策略起初应用在耦合强、干扰大、非线性、大时滞的控制系统中。它具有对系统模型准确度要求低,对不可测干扰能够消除,能较快地跟踪系统的输入,鲁棒性能好等优点。本文提出了一种改进的基于FBD功率理论[3]的无功电流检测方法,在此基础上应用内模控制方法进行了电流调节器的设计。最后给出基于改进FBD法的无功电流检测和内模控制理论的静止同步补偿器的仿真和实验验证,结果表明本文所提出的检测和控制方法具有良好的动、静态特性和可靠性。

1 PMSM数学模型

三电平STATCOM主电路拓扑采用二极管箝位式(NPC)结构,主电路如图1 所示。

为了便于分析并得到静止同步补偿器的数学模型,定义abc三相桥臂开关函数sij( i =a,b,c;j=1,2,3)

可以得到如图2 所示的三电平静止同步补偿器等效电路。

ea、eb、ec分别为a、b、c三相电网电压,isa、isb、isc分别为a、b、c三相电网电流;Rs为等效电阻,Ls表示连接电抗器电感;Cd为直流侧两个滤波电容,udc1和udc2分别表示两滤波电容的电压;ila、ilb、ilc为三相负载电流;STATCOM产生的三相补偿电流分别用ica、icb、icc表示。

由于电气系统的动态数学模型通常是建立在dq坐标系中的,为了简化三电平静止同步补偿器的数学模型,便于静止同步补偿器输出波形、控制策略的实现,按照电网电压空间矢量方向进行d轴定向,得到dq坐标系下的数学模型[8]。

式中:icd、icq分别为补偿电流d、q轴分量;ed、eq分别为电网电压d、q轴分量;ucd、ucq分别为APF输出侧电压d、q轴分量;sd、sq分别为APF开关函数对应的d、q轴分量。

2 改进FBD法无功电流检测

FBD法属于时域法范畴的检测方法。FBD法具有良好的实时性,可以应用于单相或多相电路的无功和谐波电流的检测。FBD法是用理想电导元件来等效实际电路中的负载,即认为这个等效电导消耗掉电路中的所有功率,并由此来分解电流。

在传统的FBD法和ip- iq法的检测谐波电流中[9,10],都使用了锁相环输出与a相电压ua同相位的正弦、余弦信号。传统FBD法的检测谐波原理如图3 所示。

由于在进行谐波检测时锁相环和低通滤波器会对谐波检测造成一定的延时,且当电网电压波动较严重时,锁相环就不能够准确地锁住A相电压的相位,进而造成检测结果的不准确性。本文提出一种无需锁相环的改进型FBD谐波检测算法,改进型FBD谐波检测原理框图如图4 所示[11]。

该无功检测方法是基于虚拟磁链观测方法的基础上,通过电网虚拟磁链角与电网三相电压相位之间的关系重构出单位幅值的三相电压,从而省去了电网电压锁相环节。有电压空间矢量e与旋转虚拟磁链矢量ψ 的关系:ψ = ∫edt ,可以得出虚拟磁链角θ 与A相电压相位ωt的关系为:ωt =θ +π 。

基于虚拟磁链角θ 重构出来的单位幅值的三相电源电压为

假设在一个m相系统中,做如下定义。

电压矢量为

电流矢量为

则瞬时功率为

则平均功率定义为

定义瞬时基波正序有功电流为,瞬时基波正序无功电流为,则

其中:;u*(t)是电压矢量u (t )移相90°得到的。

其中在计算平均功率P(t )和电压U(t )时,要用到积分环节来对其进行计算。但是用纯积分的方法计算会存在积分初值问题,会造成一定的偏差,这会很容易造成积分器饱和现象。在传统的解决纯积分器所带来的初值问题中,经常会使用一阶惯性滤波器,但是由于一阶惯性环节频响特性在替代积分器的时候存在一些自身的缺陷,因此本文采用两个低通滤波器来替代纯积分器,可以使得幅值和相角无偏差。即

式中:ωc为设定截止频率;。

3 内模解耦控制系统设计

内模控制策略应用在耦合强、干扰大、非线性、大时滞的控制系统中。它具有对系统模型准确度要求低,对不可测干扰能够消除,能较快地跟踪系统的输入,鲁棒性能好等优点。由于偏差解耦信号引入内模解耦控制系统中,系统参数的扰动时内模控制系统依然具有良好的解耦效果。

3.1 内模控制基本原理

内模控制结构如图5 所示。

图中为被控对象的G(s) 内模,GIMC(s) 称为内模控制器[7,12]。

此控制系统的输入输出传递函数为

情况1:若(即模型准确),在可实现的情况下,设计内模控制器,则式子变为Y(s) =R(s) ,系统输入等于输出,这是理想情况,消除了干扰的影响。

情况2:当,即预测模型与实际模型不匹配,也可以对输出偏差进行调节。

因为假设时,有如下调节过程:

反之若

情况3:对干扰的抑制过程为

将图5 作等效变换,可得图6 所示控制框图。

可见内模控制是经典反馈控制的一种特例。其等效控制器F(s) 相当于反馈控制中的C(s) ,其表达式为

内模控制的重点在于CIMC(s) 的设计,实际设计分两个步骤。

步骤1:根据被控系统的模型设计一个理想的控制器,不考虑约束条件和系统鲁棒性。

步骤2:加入低通滤波器L(s) ,低通滤波器环节的参数决定了调节器的性能,这在工程应用较实用。

假设被控对象的预测模型已知,内模控制器采用式

可使得系统具有一定的鲁棒性[7,13]。

3.2 电流内环的内模解耦控制

图5 内模控制结构图中,为被控制对象G(s)的内模与被控制对象并行,u(s) ,Y(s) 分别表示静止同步补偿器输出电压和补偿电流,R(s) =[i*cdi*cq] 是静止同步补偿器需要补偿的有功和无功指令电流。

根据静止同步补偿器数学模型式(1)可以得出

令式(13)中,则有

根据式(14)有

静止同步补偿器的传递函数在右半平面无零点,在高频状态下可近似等效为一个一阶系统,则根据内模的基本原理, 低通滤波器可以选为。结合上文所提到的内模控制器设计的两个基本步骤[13],可以得出静止同步补偿器补偿电流内模解耦控制器CIMC(s)为

式中:分别为静止同步补偿器进线电抗器等效电阻和等效电感值;L(s) 是低通滤波器,可以提高系统的鲁棒性。

按照图6 给出的内模控制等效变换框图,可以得出等效控制器F(s) 为

矩阵中主对角线上元素为滤波器电流控制器,副对角线上元素为解耦网络的表达式,实现了内模解耦控制。该控制系统的控制框图如图7 所示。

由式(9)表示的等效内模控制器,控制器只有 λ 一个可调参数与传统的PI控制器相比参数整定复杂度大大降低[7]。

3.3 电压外环控制器设计

当电流调节器设计完成,电流环内模控制系统与静止同步补偿器模型匹配时,其输入指令变量与被控制变量之间的关系为

式中,i*cq由本文所提出的改进的FBD法对负载电流进行检测获得,而ic*d的获取可以通过有功功率平衡获得。为简化分析,现忽略R的影响,即忽略开关器件损耗和连接电抗器损耗。根据能量守恒定律,STATCOM直流侧所储存的能量应该等于从电网侧流入的瞬时有功功率。

STATCOM直流侧所储存的能量发生改变时(即反映为式(18)udc中发生改变),瞬时有功功率也会相应发生改变;为了保证udc维持不变,需要相应地控制icd来跟踪瞬时有功功率的变化,因此,可以采用一个PI控制器来获取icd[14,15]。

其中:ud*c为母线电压期望值;udc为母线电压实际值。

4 仿真及实验分析

4.1 仿真验证

在Matlab/Simulink环境下进行仿真验证,为了和实验参数对应,仿真参数选取如下:(1)电源线电压90 V/50 Hz,系统阻抗忽略不计;(2)电感性负载为星型连接方式的阻抗,采用电阻为R=1 Ω 与电感为L=2.5 m H串联获得;(3)有源滤波器进线电感L=1.0 m H,直流母线电压Ud=180 V,电容C=4 800μF;(4)系统采样率为20 k Hz,开关频率为5 k Hz。

图8示出基于改进型FBD检测无功电流与传统的FBD法和ip- iq法检测无功电流的仿真比较。

图8 中分别给出三种方法在检测无功电流时的响应曲线,不难看出本文所提出的改进的FBD检测法具有更快的响应速度,当进入稳态时三种方法效果一致,在仿真0.1 s处使电网电压注入五次谐波和负序分量产生畸变,可以看出由于传统的FBD法和ip- iq锁相环法在检测时存在误差,而改进型FBD法在电网电压产生畸变时其检测误差很小。

这里只给出基于内模控制的STATCOM动态仿真波形如图9 所示,在0.3 s突加负载可以看出基于内模控制的电流内环具有良好的动态响应。

4.2 实验应用

为验证本文提出的基于改进FBD功率理论的三电平静止同步补偿器的内模控制系统的可行性,在仿真的基础上搭建实验平台对其进行动模实验。采用基于TMS320F28335 型DSP+XCS200 型FPGA全数字控制系统进行实验。图10 给出了实验波形。

图10(a)是补偿前A相电压电流波形,运行功率因数较低,而图10(b)是补偿后的A相电压电流波形,从图中可以看出,补偿后电压电流基本同相位,补偿效果很好。

图11 所示的内模控制的STATCOM动态实验和仿真中动态响应过程基本完全一致,实验再一次证明算法的有效性和可行性。

图 10 基于内模控制的 STATCOM 稳态实验 Fig. 10 STATCOM steady-state experiments based on internal mode control

5 结论

配电静止同步补偿器 篇6

静止同步补偿器 (STATCOM) 通过一个电压源转换器产生一个可控的交流电压, 产生的交流电压与接入系统的节点电压之间的差别使得STATCOM与传输线之间有有功功率和无功功率的交换, 从而有效维持电压的稳定, 对电压暂降、电压波动、电压不平衡、谐波污染等问题有很好的控制作用。现在STATCOM的应用越来越广泛, 在风电系统中也扮演了很重要的角色[1]。

STATCOM除了稳定系统接入点的电压以外, 还对其直流侧的电容电压进行控制, 因此, 它是一个典型的两输入 (公共连接点电压和直流侧电容电压给定值) 、两输出 (有功电压和无功电压指令信号) 控制。同时, 它有两个控制器, 即交流电压控制器和直流电压控制器, 这两个控制通道之间存在耦合[2,3]。

文献[3]论证了它们之间存在负交互作用并可能会使得电压失稳, 同时, 提出了混合比例—积分 (PI) 控制算法来解决负交互作用。文献[4]通过大系统算例阐明了STATCOM的交流电压控制模型。文献[5]通过控制脉宽调制 (PWM) 波的占空比来控制直流电压。文献[6]通过在传统PI控制中加入线性反馈来控制系统电压。文献[7]采用电流前馈环节加PI调节系统控制直流电容电压, 用PI调节加一定的下垂比因子组成的自动电压控制策略控制交流电压。文献[8]针对STATCOM电压控制问题提出了一种基于多模型PI的STATCOM控制方法。文献[9]引入了基于瞬时功率平衡的直接电压控制策略和模糊自适应PI控制策略。文献[10]研究了STATCOM在风电系统中的应用, 其中引入了模糊逻辑控制、Bang-Bang控制等方法。文献[11]对含LCL滤波器的STATCOM控制方法进行了改进。文献[12]阐述了传统方法对配电网STATCOM的PI参数整定时难以获得很好的效果, 并引入了改进粒子群算法来优化其参数。

现有方法大多是对传统PI控制方法进行改进, 对两控制器间的负交互作用研究较少, 相互耦合的两个控制器交替使用能避免负交互作用的出现, 但是会加大其控制时间和控制器协调上的困难。本文为STATCOM提出了全新的控制方法, 引入微分博弈理论, 并求出其开环纳什均衡策略。微分博弈理论的应用充分体现了两控制器的个体理性, 解决了两控制器之间的负交互作用, 并仿真验证了STATCOM的微分博弈协同控制方法的正确性和可行性。

1 含STATCOM的电力系统模型

含STATCOM的单机无穷大系统 (见图1) 模型已有详细推导[13], 现简单说明如下:STATCOM组成结构中包括一个降压变压器、一个三相电压源转换器和一个直流电容器。三相电压源转换器用于将直流电容侧电压转换成交流电压VO·, 电压VO·与VL· (系统节点电压) 之间的差别使得STATCOM和系统节点之间有有功功率和无功功率的交换。交换的功率大小可通过三相电压源转换器产生的电压幅值和相角来调节, 从而稳定系统的节点电压, 其中幅值和相角被视为控制变量。

根据图1, 有

式中:下标d和q分别表示相应量的d轴和q轴分量。

对STATCOM中的PWM控制器来说, c=mk, 其中k为STATCOM的交流侧电压和直流侧电压的比值, 是由STATCOM中逆变器结构的结构参数决定的, 因此它为一个常数。交流电压与直流电压的比值m和交流电压的相角Ψ都是由PWM波的占空比决定的, 在实际控制方法中, 可以将它们作为STATCOM控制系统的控制变量, 其中m和Ψ可分别作为交流电压控制器的控制变量和直流电压控制器的控制变量。

进而可得含STATCOM的单机无穷大系统的数学模型 (具体推导过程见附录A) 为:

式 (2) 中相应变量的说明见附录A。

2 基于微分博弈理论的STATCOM控制

2.1 微分博弈理论介绍

微分博弈理论是求解协同控制问题的新思路。随着微分博弈理论研究的深入[14,15,16,17], 其被成功应用于经济学、环境科学、管理学等领域, 并且它的科研价值越来越受到重视。本文采用的是非零和、非合作、确定性无限时长线性二次型微分博弈的开环纳什均衡解法[18]。

微分博弈指的是在时间连续的系统内, 多个参与者进行持续的博弈, 力图最优化各自独立、冲突的目标, 最终获得各参与者随时间演变的策略并达到纳什均衡, 即任何参与者都不会单独改变策略。由于能考虑时间动态, 微分博弈成为最自然地研究多主体动态协调决策问题的方法。

其不同于电力系统中应用广泛的经典控制、自适应控制和最优控制等理论, 因为这些理论本质上都属于单主体控制方法, 只能通过多目标加权将协调控制转化为单目标控制, 无法避免权系数确定的难题;也不同于广泛应用的分散协调控制方法, 因为分散协调控制是指在大系统中限定各控制器只反馈本地可测的状态变量或输出变量, 通过设计各控制器来使得系统的总体性能达到一定的指标。其特点是首先得给出一个全局的二次性能指标, 然后各控制器间的相互约束作用也是通过指定结构约束强行解耦的。

微分博弈理论与多代理协调控制方法原理十分相似, 多代理协调控制方法是将各控制器视为系统的成员, 能独立完成相应的任务, 而协调是起因于其他控制器局部利益的改变, 通过多个控制器的动态交互达成和谐、一致的工作方式, 从而维持系统的整体性能。微分博弈理论则是将每个控制器都视为独立决策主体, 通过其间的自组织竞争达到均衡, 也无须确定权系数且因充分体现了个体理性而贴近于多控制器协调控制问题的本质。

2.2 STATCOM的两个控制器介绍

STATCOM有两个控制器, 一个是交流电压控制器, 它是通过调节STATCOM交流侧与电力系统线路之间的无功功率交换量来控制线路交流电压;另一个是直流电压控制器, 通过调节STATCOM交流侧与电力系统线路之间的有功功率来稳定STATCOM的直流侧电容电压。直流电压控制器和交流电压控制器结构如图2所示。

同时, 在传统PI控制器的设计中, STATCOM直流电压控制器通过控制变量Ψ维持直流侧电压的稳定, Ψ的控制方程为:

式中:KDCP和KDCI分别为直流电压控制器的比例和积分系数;下标ref表示相应量的参考值。

STATCOM交流电压控制器通过控制变量m维持系统电压稳定, m的控制方程为:

式中:KACP和KACI分别为交流电压控制器的比例和积分系数。

2.3 STATCOM的微分博弈协同控制模型

微分博弈协同控制模型的设计中, 直流电压控制器通过调节STATCOM交流电压相角来缩小直流电压参考值和实际值之间的偏差ΔVDC, 交流电压控制器通过调节STATCOM产生的交流电压的幅值来缩小交流电压参考值与实际值之间的差值ΔVL, 并且两个控制器都希望各自的控制代价尽可能小, 这样能更好地稳定接入系统的节点电压。当两个控制器通过采用微分博弈协同控制算法得到纳什均衡解后, 它们都不会轻易改变自己的策略, 否则会减少自己的收益。

系统的状态方程如下:

式中:x (t) =[Δδ, Δw, ΔEq′, ΔEf d, ΔVDC]T;u1 (t) =Ψ;u2 (t) =m;A, B1, B2的表达式见附录B。

综上, STATCOM直流电压控制器和交流电压控制器的微分博弈协同控制模型如下:

式中:

2.4 STATCOM协同控制模型的求解

以单机无穷大系统作为仿真研究对象, 该系统的数学模型在第1节已有推导, 同时, 该系统额定频率设为50Hz, 系统相关参数见附录C。由所给出的参数和微分博弈理论, 可求得开环纳什均衡的控制策略[u1*, u2*], 计算结果如下:

将该微分博弈协同控制策略代入系统状态方程, 求得的系统特征根分别为:-125.32, -2.49, -1.51+1.13i, -1.51-1.13i, -0.38。可知特征根实部全为负值, 说明STATCOM的微分博弈协同控制是稳定、可行的。下一节将通过MATLAB/Simulink进一步仿真验证其可行性及稳定性。

3 STATCOM微分博弈协同控制仿真及其与传统控制仿真比较

3.1 微分博弈协同控制算法仿真

假设系统状态收到的扰动均为阶跃性扰动, 通过MATLAB/Simulink仿真来验证基于微分博弈协同控制理论的控制方法能有效维持控制节点电压的稳定性。

情况1:在t=0s时, 加入扰动ΔVDC为0.125 (标幺值) , 在t=3s时, 加入扰动ΔVDC为-0.125, 系统变化仿真情况见附录D图D1。

情况2:通过改变ΔEq′的值代替交流电压参考值与实际值的差值, 在t=0s时, 加入扰动ΔEq′为-0.125 (标幺值) , 在t=3s时, 加入扰动ΔEq′为0.125, 系统变化仿真情况见附录D图D2。

仿真结果表明, STATCOM的微分博弈协同控制策略具有较好的稳定性, 是可行的。附录D图D1显示了在直流电压差值发生变化时, 系统电压相角、电压幅值及直流侧电压均很快达到稳定状态。附录D图D2显示了在交流电压发生变化时, 该微分博弈协同控制也具有很好的效果。

3.2 微分博弈协同控制与传统控制方法的比较

在图3中将4种控制方法的控制效果进行比较, 并且仿真中设定初始时刻的ΔVDC为0.125。

在加权多目标最优控制方法中, 将两控制器目标函数的权系数都设定为0.5。

在使用直流电压控制器的控制方法中, 直流电压控制器的PI参数设定为KDCP=10.0, KDCI=10.0。

在传统PI控制方法中, 直流电压控制器的PI参数设定为KDCP=10.0, KDCI=10.0, 交流电压控制器的PI参数设定为KACP=10.0, KACI=3.0。

由图3可知, 当直流侧电压的实际值和参考值之间的差值发生变化时, 传统PI控制即两控制器共同作用的控制效果没有单独使用直流电压控制器的控制效果好, 因为两控制器共同作用时存在负交互作用。在传统的PI控制中, STATCOM的两个控制器相互独立, 控制器的排列虽然简单, 但是STATCOM两输入两输出系统的两个控制器是相互耦合的, 解耦能使得系统设计简单化, 但是并不能保证两控制器同时运行时能表现出无差错、无负交互作用。一般情况下, 传统PI控制方法能够正常运行, 但某种特殊情况下负交互作用会使传统控制器不能正常工作[3]。

同时, 由图3可以看出, 当直流侧电压的实际值和参考值之间的差值发生变化时, 微分博弈协同控制和加权多目标最优控制的控制效果相差不大, 且对系统接入点的电压相角、电压幅值的控制效果都优于传统PI控制和直流电压控制器单独作用时的效果。微分博弈协同控制和加权多目标最优控制都克服了传统PI控制的负交互作用, 并且对电压稳定性具有较好控制效果。但是, 加权多目标最优控制具有权系数难以确定的困难, 而微分博弈协同控制无须确定各目标函数的权系数。同时, 由不同控制方法的比较可知基于微分博弈理论的STATCOM协同控制是可行的。

图4显示的是微分博弈协同控制的目标函数值和两目标最优控制下的Pareto前沿。其中, 最优控制的目标函数表示为J=J1+kJ2, 将权系数k在[0.1, 10]间取值, 并且J1和J2与微分博弈模型中的J1和J2相同。通过改变权系数k并无限扩大其取值范围可获得以J1和J2为双目标函数时所有控制策略所能达到的Pareto最优前沿。

最优控制虽然能够获得Pareto最优前沿, 但是没有一套理论来指导权系数k的选取。而基于微分博弈理论得到的协同控制策略的解十分接近最优控制下的Pareto前沿, 并且该解具有稳定性好、说服力强的特性。

4 结语

由于STATCOM常用控制方法是将其直流电压控制器和交流电压控制器解耦, 这样两控制器之间存在的负交互作用会给STATCOM的稳定运行带来潜在的风险。本文为解决该问题采用微分博弈理论, 求解出STATCOM直流电压控制器和交流电压控制器之间的协同问题的开环纳什均衡解, 由该纳什均衡解得到的系统特征根可知该协同控制算法是稳定的, 并且通过MATLAB/Simulink仿真验证了该协同控制算法的稳定性、可行性。

微分博弈协同控制方法求得的纳什均衡解考虑了直流电压控制与交流电压控制之间的耦合性, 因此, 它不会产生传统解耦的PI控制方法带来的负交互作用。并且本文还比较了微分博弈控制和加权多目标最优控制, 微分博弈控制具有无须确定各目标权系数的优势。本文设计的STATCOM控制器考虑了直流电压控制和交流电压控制之间的负交互作用, 但是介绍的单机无穷大系统中大多数状态变量并不可测, 下一步工作是通过设计状态观测器或采用新的系统模型来解决这个问题。

综上, 本文对微分博弈协同控制的仿真结果及其与其他控制方法仿真结果的比较都显示了微分博弈协同控制的潜力, 为工程实际中制定协同控制策略提供了参考。

附录见本刊网络版 (http://www.aeps-info.com/aeps/ch/index.aspx) 。

摘要：静止同步补偿器 (STATCOM) 的交流电压控制和直流电压控制的负交互日益引起研究者的重视, 需要研究新的控制模型和策略。文中首先介绍了STATCOM直流电压控制和交流电压控制的功能及其之间的关系, 推导了带有STATCOM的单机无穷大系统的数学模型。然后引入微分博弈理论, 并基于微分博弈协同控制理论设计了一种新的STATCOM协同控制方法来解决STATCOM两控制器之间的负交互作用。最后, 采用MATLAB/Simulink对所述控制模型和方法的可行性进行了仿真验证, 并且将该控制方法与其他控制方法进行了比较, 说明了该控制方法的优越性。

配电静止同步补偿器 篇7

2015年2月3日, 神华集团科技创新项目“国华电力分公司呼贝电厂1号、2号机组次同步振荡抑制措施研发与应用”, 通过了由郭剑波院士为组长的专家组验收。在国内首次研制出容量2×20兆乏 (MVAR) 的次同步振荡动态稳定器 (SSO-DC) 。

该项目组织实施单位神华国华电力分公司会同呼贝电厂、陕西银河中试测控技术公司、荣信公司、华北电力大学、华中科技大学以及上海交通大学, 实行产学研用结合, 对机组次同步振荡问题进行了专题研究, 经过一年、四个阶段、13个大类、31项试验验证, 最终成功研制出两套性价比高、安全可靠的20兆乏、10千伏次同步振荡动态稳定器 (SSO-DS) 装置。于2014年7月在宝电1#、2#机组一次试验成功并投入运行, 实现了机组次同步振荡幅值小扰动条件下降至0.028弧度/秒 (考核指标为0.04弧度/秒) 以下、大扰动条件下2秒内降至峰值的10%以下 (考核指标为4秒内降至10%以下) , 成功解决了呼贝电厂2台600兆瓦 (MW) 发电机组严重次同步振荡问题。该项目创新性研究成果可在治理次同步振荡问题方面推广应用, 此项次同步振荡抑制技术在国内外同行业处于先进水平。