STATCOM电压控制新方法

ＳＡ Ｃ Ｔ Ｔ ＯＭ ａ ｅ ｎ ｖ ｌ ｇ ｏ ｒｅ ｉｖ ｒ ｒｉ ａ ａｙｅ ．Ｉ ｏ ｌ ｅ ｒｃ ａａ ｔｒｉ ａ ａｙ ｅ ． ａｅ ｎ ｔｅ ｂ ｓｄ ｏ ｏｔ ｅｓ ｕｃ ｎ ｅｔ ｓ ｎ ｌｚｄ ｔ ｎ ｎｉ ａ ｈ ｒｃｅ ｎ ｌｚｄ Ｂ ｓｄｏ ｈ ａ ｅ ｓ ｎ ｓ
Ａｂｔ ｃ： ｒｅ ｓａｃ ｎｔｅｎ ｎｉ ａ ｃ ａａｔ ｆ ｒ Ｏ （ ｔ ｉ ｓｎ ｈｏ ｏｓｃｍ ｅｓｔ ） ｓ ａ ｔＩ ｏｄ ｒｏｒ ｅｒｈｏ ｏ ｌ ｅｒ ｈ ｒｃ ｒ ｒ Ｆ Ｍ ｓ ｔ ｃ ｒｎｕ ｏ ｐ ｎａ ｒ ｒ ｎ ｔ ｅ ｈ ｎ ｅｏＳＡ Ｃ ａｃ ｙ ｏ
伏祥运 ， 曾繁鹏 ， 王建赜 ， 牟宪 民， 纪延超
（ 哈尔滨工业Ａ千 电气工程 －ｆ ｓ ｌ ／ ． 及其自 动化学院， 黑龙汀 哈尔 １ ０ １ 滨 ５ ０） ０
摘 要 ： 了 究静止 同步补偿器 Ｓ Ａ Ｃ Ｍ运行过程 中 为 研 ＇ＴＯ Ｆ 存在的非线性特性对补偿特性的影响， 在
及其时变的特点， 系统模型中的参数在运行过程进行在线识别， 对 并进行 了仿真。结果表明， 自适 应逆控制能够有效地克服运行过程 中系统参数的变化对补偿效果的影响 ， 从而提 高了控制 系统的 鲁棒性和装置的控 制精确度 ； 给定 系统参数 的初值准确与否 ， 对装置最终的控制精确度没有影响。 该控制方法具有 实用性 ， 而且随着处理嚣计算能力的不断增强该方法存在广泛的应用前案。 关键词 ： 静止同步补偿器； 非线性 ；自 适应逆控制 ； 电力电子
ｗ ｅ ｐ ｒｔ ｇ ｈ ｎｏ ｅａｉ ，ｍａｈ ｍａｉａ ｄ ｌｏ Ｔ Ｔ ＯＭ ａｅ ｎ ＶＳ ｓ ｃ ｎ ｔ ｃｅ ｉｈ ｔｋ ｓｃ ｎ ｕ ｔ ｇ ｎ ｔｅ ｔ ｌｍｏ ｅ ｆＳ Ａ Ｃ ｃ ｂ ｓ ｄ ｏ Ｉｉ ｏ ｓｒ ｔｄ ｗｈｃ ａ ｅ ｏ ｄ ｃｉ ｕ ｎ

无功功率Q的表达式为：
由有功功率P和无功功率Q的表达式可以看出：要同时控制P和Q，只要 控制表达式中的两个变量VA和Φ。STATCOM变换器的控制目标是使有 功功率P损耗近似为零，无功功率Q能够根据需要快速跟踪设定值。因 此，从有功功率P表达式可以看出，当功率角Φ在一个很小的范围内变 化（-5°～+5°）时，sinΦ近似等于Φ，且此时Φ在零值附近波动，所 以有功功率P近似为零。可见，当功率Φ角被限制在上述范围内波动时， 通过控制功率角Φ的方向和大小，就能控制有功功率P的大小和方向。 当VA>VSAcosΦ时，STATCOM变换器为“容性”，发出正的无功功率； 当VA<VSAcosΦ时，STATCOM变换器为“感性”，发出负的无功功率； 当VA＝VSAcosΦ时，STATCOM变换器与电网之间无电流传递，因此不 交换无功功率。因此，实际中带有损耗的STATCOM变换器的控制需要 同时控制其交流侧输出电压VA的大小和功率角Φ的大小。
• 理想STATCOM变换器原理图
VsA∠0 iA∠90 VA∠0
IA VsA jXIA VA
VsA∠0
iA∠-90
VA∠0
VsA VA IA jXIA
理想情况下STATCOM 的模型图和向量图 The model diagram and vector diagram of STATCOM on the ideal condition
X X X
S
VB VC Vdc
S
S
电压源型变换器模型 The model of Voltage Source Converter
理想STATCOM变换器原理
• 如上图所示，变换器的主电路由IGBT组成的开关管组成，直流侧的储 能元件为电容器，交流侧输出电压用VA、VB、VC表示。变换器通过连 接电抗接入电网，连接电抗用XS表示，电网电压用VSA、VSB、VSC表示。 理想情况下（忽略线路阻抗和STATCOM的损耗），可以将STATCOM 的输出等效成可控电压源，电网电压视为理想电源，且二者相位一致。 在理想情况下，当VA>VSA时，从电网流向STATCOM的电流相位超前 STATCOM变换器交流输出侧电压90°，STATCOM此时表现为“容 性”；当VA<VSA时，从电网流向STATCOM的电流相位滞后 STATCOM变换器交流输出侧电压90°，STATCOM此时表现为“感 性”；当VA＝VSA时，电网与STATCOM变换器之间没有电流流过，因 此不交换无功功率[5][6]。由此可以看出，理想STATCOM输出无功功率 的极性和大小是通过比较STATCOM变换器交流侧输出电压VSA和电网 电压VA的大小来实现的，通过控制STATCOM变换器交流侧输出电压 VSA的大小就可以连续调节STATCOM变换器发出或吸收无功功率的多 少。理想情况的向量图如下所示：

链式STATCOM在密集型大城市电网中的应用摘要:链式结构是高压大容量STATCOM中广泛应用的一种结构。

本文首先介绍了链式STATCOM的拓扑结构;然后详细分析了母线电压控制策略;最后针对装置自身存在的不对称,采用分相电流校正控制策略解决环流问题。

关键词:静止同步补偿器(STATCOM);链式结构;母线电压控制策略;分相电流校正控制策略密集型大城市电网通常都远离电源,且普遍存在无功储备不足的问题,电网在受到扰动时会引起母线电压降低和系统无功进一步不足,从而导致电压崩溃。

应用于输电系统的高压大容量静止同步补偿器(STATCOM)一般装设于变电站第三绕组侧,可在维持或控制节点电压、无功补偿、提高系统的静态和暂态稳定性等方面起到重要作用。

目前已投运的高压大容量STATCOM主要分为两种结构:多重化结构和链式结构。

链式STATCOM相对于多重化STAT COM,具有无需多重化接入变压器、占地面积小、效率高、可实现分相控制和冗余运行等优点,近年来得到了广泛研究和应用[1]。

本文介绍了链式STATCOM的拓扑结构,分析了母线电压控制策略稳态时链式STATCOM总是从系统吸收有功功率,而从系统吸收的无功功率由系统电压与链式STACOM输出电压之间的夹角决定。

2 母线电压控制策略链式STATCOM的V/I特性如图3所示[2]。

调差曲线的调差率定义为调差曲线的调差率小于10%(典型值为3%～5%),参考电压在0.9～1.1范围内变化(典型值为0.95～1.05)。

在链式STATCOM运行特性中加入调差率有如下好处。

(1)相对较小的额定容量取得几乎相同的控制目标。

(2)防止链式STATCOM过于频繁地达到其输出极限。

根据链式STATCOM的V/I特性曲线,母线电压调节器如图4所示。

实际测得的基波正序无功电流与代表调差率的系数相乘,再输入到加法节点。

sign的符号取法为:感性时使参考电压上升,容性时使参考电压下降。

电压暂降解决方案电压暂降解决方案引言在电力系统中，电压暂降（Voltage Sag）是指电压在较短时间内发生瞬时下降的现象。

这种现象可能由于电力系统中的故障、突发的电流负荷等原因引起，给电力系统的稳定运行带来不利影响。

因此，寻找和采取适当的电压暂降解决方案对于提高电力系统的可靠性和稳定性至关重要。

本文将介绍几种常见的电压暂降解决方案，并分析它们的优缺点。

直接容性补偿直接容性补偿是指通过连接并行电容器来增加电流流动的能力，从而减轻电压暂降的程度。

电容器可以被认为是一种储存电能的装置，它在电网电压下充电，并在电压暂降期间释放储存的电能。

这种解决方案相对简单且经济，可以快速响应电压暂降事件。

然而，直接容性补偿的效果有限，它只能减缓电压暂降的速度，并不能完全消除电压暂降。

动态无功补偿动态无功补偿是一种通过控制无功功率的流动来解决电压暂降的方法。

在电压暂降事件中，设备会产生额外的无功功率，进而导致电压下降。

动态无功补偿设备可以迅速感知电压暂降事件，并通过自动控制的方式注入相应的无功功率来提高电压。

常见的动态无功补偿设备有STATCOM（静止同步补偿器）和SVC（静止无功发生器）。

动态无功补偿具有响应速度快、补偿效果好的优点，但成本较高，在实际应用中需要进行综合考虑。

隔离切换补偿隔离切换补偿是一种通过随时切换备用供电源来解决电压暂降的方法。

在电压暂降事件发生时，这些备用供电源可以立即投入并提供稳定的电压，从而降低对用户设备的影响。

隔离切换补偿的优点在于能够快速恢复电压，但这种解决方案需要具备备用电源，增加了系统的复杂性和成本。

脉冲功率补偿器脉冲功率补偿器是一种通过控制电网与用户设备之间的电流流动来解决电压暂降的技术。

它通过在电压暂降发生时，快速调整用户设备的电流波形，从而减轻电压下降的程度。

脉冲功率补偿器具有响应速度快、效果好的特点，但是需要对用户设备进行改造和调整，并且成本较高。

总结电压暂降是电力系统中常见的问题，对电力系统的稳定运行带来了一定的挑战。