静止同步补偿器的开关函数建模与仿真

第38卷第10期 电力系统保护与控制 V01．38No．10 2010年5月16日 PowerSystemProtectionaIldControl May16，2010 静止同步补偿器的开关函数建模与仿真 詹厚剑1’2，吴杰康2，康海兵3 (1．广西电力调度通信中心，广西南宁530023；2．广西大学电气工程学院，广西南宁530004； 3．中国人民解放军91526部队，广东湛江524064) 摘要：针对目前静止同步补偿器(staticsynchronouscompensator，sTATcoM)输出建模和拓扑建模等 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 的不足， 通过引入单极性二值逻辑开关函数，建立了基于变换器物理特性和拓扑结构的开关函数模型．该模型的参数都是装置 实际的物理参数，易于确定，更具一般性。对380V两机系统进行的仿真计算证明了所提模型和方法的正确性和有效性， 并验证了sTATcOM对系统无功补偿和电压稳定具有重要作用。 关键词：开关函数；静止同步补偿器；变换器；建模；电压稳定 Mode¨ngandsimulationfI口rSTATCOMusingswitchingfunction zHANHou_jianl一，wuJie．kan92，KANGHai-bin93 (1．Gu锄野iElectricPowerDispatchinga11dCommunicationCenter'N锄ing530023，Chitla；2．DepanmentofElec廿ical Engineering，Guan铲iUniVersi劬N锄ing530004，Chim；3．The91526UnitofPLA，zha啊iang5240“，ChirIa) Abstract：Wimconsiderationofttleshortagesofoutputmodel-coIlS协Ktir毽memodandtopologicalmodel-constructingmetllod forStaticSynchronousCompensator(STATCOM)，aswitcmng如nctionmathematicalmodeloftllisdevicebasedonphysical cha眦eristics柚dtopolo影of廿leconVencriscoIlstmctedbyintroducingtheconceptofthesingle-pole铆o-Valuedlogicswitclling fhnction．TheD剐’锄ete培ofthemodelarerealphysicalonesofSTATCOMcIevice，、v11ichma|汜stllismodeleasiertobecenainand moregeneml．Simulationresultsof380VdoubIe．machinesystemprovettlatnotomytheproposedmodela11dmetllodarecorrect锄d e仃ective，butSTATCOMplays柏import柏tmleonVoltagegtability锄dreactivesupplyinpowersystems． ThisworkissupponcdbyNatiomlNaturalScienceFo吼dationofCllim(No．50767001)，ChineseNationalPro舻吼sforHi曲 TectlrIolo科Research锄dDeveIopment(863)(No．2007AA042100)，andNationalNaturalScienceFoIlIldationofG啪群i ProvincefNo．0640028)． Keywords：switchingfunction；sTATcOM；convener；modeling；Voltagestabil时 中图分类号：TM714-3文献标识码：A 文章编号： 1674-3415(20lO)10-0066一05 0 引言 静止同步补偿器sn虹cOM是FACTS家族中的 重要成员之一，可以在从感性到容性的整个范围中 进行连续的无功调节，其主要功能就是满足系统无 功补偿要求，维持电压稳定【l‘31。由于Sn玎COM技 术含量高，目前STATCOM仅仅在美国、日本、欧 洲等少数国家电网中得到应用。而对s联rcOM的 研究主要集中在其稳态建模及相关控制器的设计 E。 基金项目：国家自然科学基金项目(50767001)；国家863 高技术基金项目(2007从042100)；广西自然科学基金项目 (桂科自0640028)；广西高校百名中青年学科带头人资助计 划项目(RC20060808002) sTATcOM的传统建模方法有拓扑建模法和输 出建模法两种【4剖。拓扑建模法所建模型与其电路拓 扑结构有关，其复杂程度将随开关数的增加而呈指 数级增加，且不易形成统一的数学表达式；输出建 模法通常将装置等效为一个电源，或其他一些阻抗 形式，所建模型较为简单，但是该建模方法忽略了 装置内部信息，不利于内部特性分析。开关函数广 泛应用于各种电力电子技术的分析，其建模方法根 据变换器的物理特性和拓扑结构，列出电路方程， 通过求解这些方程，得出装置的内部特性和物理过 程，已在FACTS装置的建模和分析中得到应用【7母j。 本文在简要介绍S州rCOM的工作原理的基础 上，推导并建立了基于开关函数的Sn玎COM的数 学模型。该模型中引入了单极性二值逻辑开关函数， 能够反映SⅨrCOM的内部特性和物理过程。仿真 万方数据 詹厚剑，等 静止同步补偿器的开关函数建模与仿真 一67· 结果验证了模型的正确性，并进～步验证了 Sn玎cOM对电网无功补偿的积极作用。 1 STATCOM的工作原理【10】 sn钉coM的主电路结构如图1所示。其主电路 主要包括电压源变换器和作为储能元件的电容，变 换器通过连接电抗或变压器接入系统。根据输入系 统的无功功率和有功功率的指令，Sm坷CoM适当 地调节变换器交流侧输出电压的幅值和相位，或者 直接控制其交流侧电流就可以使该电路吸收或者发 出满足系统所要求的无功电流，实现动态无功补偿 的目的。 毒两7警嚣触’警U：篆触，镌￡，1<仉￡‘ 以 ’1-刖 在理想情况下(忽略线路阻抗和STATCoM的 损耗)，SW玎COM的输出可等效可控电压源玑，其 相位与系统理想电压源酞一致(见图1)。当 阢>阢时，流向sTATcOM的电流相位超前系统电 压90。，STATCOM工作在容性区，输出感性无功； 当以<以时，流向STATCOM的电流相位滞后系统 电压90。，SD玎COM工作在感性区，吸收感性无 功；当配=玑时，流向sn玎c0M的电流为0，不 交换无功。因此，S1’A1’COM输出无功功率的极性和 大小决定于弘和以的大小，通过控制配的大小就 可以连续调节S仉虹COM同系统交换无功的多少。 2 STATCOM的开关函数建模 2．1 STATCOM的主电路结构 k 0 O 图2 STATc0M的电路拓扑图 Fig．2Circuittopolog)，ofS仪rCOM STATCOM的电路拓扑图如图2所示。S。，、 SA2、SBl、SB2、ScI、Sc2为变换器三相桥臂的 开关管；uA、￡，B、Uc为变换器交流侧电压；“A、 【，lB、Ulc为sn盯COM输出电压；【，dc为变换器 直流侧电压；RA、尺B、尺c、么、三B、Lc为连 接电抗的电阻和电感值；尺I．为变换器损耗；a。为 变换器宜流侧电容值。 2．2STATc0M开关函数模型 全控型电力电子器件的理想开关特性可用如 下开关函数来描述： f】 第f相上管导通F管关断 s210第，相下管导通上管关断 “) L。 S=1一S (2) 其中：f=A，B，C，并称S和S为互补的开关函数。 对于图2，由基尔霍夫电压、电流定律，并引 入开关函数，可得： uA一＆‰。一％P—kj里》一心么=o uB一．％uk—uoP一％旦导一只BfB=o “c一&‰一％P—k睾一＆电：o‘3’ fdc2=fdc一也l=又fA+％毛+&七一‰l ‰=一丢‰(歌+品+&) 式中各支路电流的定义见图2，且有： 三A=￡B2三c (4) 心=RB=尺c (5) fdc=Cdc警+警 (6) 当开关频率很高时，可以用开关函数在一个周 期内的平均值代替。于是由式(3)可以得到 STATcOM状态空间平均数学模型： 明A一文砜。～％r—k訾一心氏=¨ 矾B一砖‰一u∞一岛誓一如fB=。 uc一踮‰一％P—k誓一心fC=。∽’ fd。2=fd。～fdcl=．妖“+s；fB+&fc—fdcl ‰=～{‰(又+鑫+《) 其中：≤是开关函数墨在一个周期内的平均值，其 值等于每相桥臂开关管的占空比。 万方数据 ．68． 电力系统保护与控羽 肿 2 1ABcdq2了 c。s耐 c。s(耐一詈兀) 一sin耐一sin(6讲一昙7【) ) 1 —— 2 cos(甜+詈兀) 删甜+詈砌 l 2二 (8) 采用同步旋转变换矩阵式(8)将式(7)变换 到同步旋转dq坐标系下可得： 厶誓+心id一叱fq+瓯％一u。=。 厶粤+心‘+鸣fd+瓯％一u。=o(9)厶苦+心‘+鸣fd+瓯％一ue2o @’ ％警一知一知+鼍2。 式中：‘、毛为变换器输出电流f在dq坐标系下d 轴和q轴的分量；Ud、U。为STATCOM输出电 压U在dq坐标系下d轴和q轴的分量；q、《为 开关函数≤在dq坐标系下d轴和q轴的分量；仞为 系统角频率。且有： ． ． ． 气 ． 磋+名+磋=二，2 (10) ‘ 一 一 2 式中：，为变换器输出电流，的幅值。 以上各式构成了S卫虹COM的开关函数模型。 本模型中引入的单极性二值逻辑开关函数没有附 加任何限制条件，因此适用于各种脉宽调制方式和 控制策略的研究和分析。 3 STATCOM的控制策略 图3所示为Sn盯COM系统基本结构图。酞、 呱分别为系统发送端和接收端电压；毛、呔、ZS、 ZR为其线路电流和阻抗。则有： “=Us—ZS毛 (11) f=毛一呔 (12) 忽略线路电阻，式(11)可写为： “=玩一诋毛 (13) 电压源变换器 圈3 STATCOM系统基本结构图 F培3Mailltopolo影ofS州rCOM 将式(12)、(13)变换到同步旋转dq坐标系 下可得： ‘拳叫～ Ⅲ) 一岛誓-o 式中：酞。、％。为系统发送端电压以在dq坐标系 下d轴和q轴的分量；‰、‰为发送端线路电流fs 在dq坐标系下d轴和q轴的分量；‰、iRa为接收 端线路电流fR在dq坐标系下d轴和q轴的分量；t 为发送端线路感抗。 将式(15)代入式(16)中可得： 盱u+岛掣咧m)⋯) ‰=岛掣蚓fdⅧ 由上式可知，线路潮流变化时，虮d、‰都可 能发生变化且不可控；而fn是可控的，且与U呈线 性关系。 如图4所示，采用PI调节器，通过控制无功电流 fa，使得Sn玎COM输出端电压∽稳定在期望的电 压值讲上。期望值讲与反馈值阢进行比较后，通 过PI调节器和～阶低通滤波器得到q轴无功电流参 考值《。 图4 STATcoM的控制模式 Fig．4ControlmodelofS1ATCOM 4算例仿真与分析 本文采用电力系统仿真工具Matlab，建立如图3 所示的仿真模型。选取仿真参数为：系统发送端和接 收端电压幅值均为311V，相位差万一口=30。，直流 侧电容cd。=9400心，直流母线额定电压为400 V，k=k=k=6nm，R2％2心。o．1Q， 采样和开关频率均设为5l(Hz，磊=0．25+j7．25Q， 乙=0．75+i17．25Q。 系统未并入STATCOM前，在接收端附近O．5s 时加上负载，1．5s时又卸去负载，中间节点电压阴 ．钿 ．蜘 墨 以 + 一 d q 幽 幽 ，●●●●●●●●Cl●●●●●【 d q．k．砥 一 一 d q．ko．kv = = ．h．：1，●●●●，1●【 万方数据 詹厚剑，等 静止同步补偿器的开关函数建模与仿真 ·69· (后面并入S1ArCOM的节点)的波形变化情况见图 5。由图可知，电压％的幅值由300V衰减到250V。 可见，没有Sn盯CoM提供无功补偿支撑时，负载 的增减会导致节点电压跌落。 图5并入sTATc0M前负载突变时节点电压仿真波形 Fig．5Wavesofnodevoltageswhenloadf弧challgingwimout STATCOMlocated 图6系统电压仿真波形 Fig．6Ⅵrawsofpow℃rsystem t／s 图7 STATc0M直流母线电压仿真波形 Fig．7WavesofDCbusVoltages t／s 图8并入sTATCOM后负载突变时节点电压仿真波形 Fig．8Wavesofnodevoltageswhenload协tchallgingwi恤 STpJCOMlocated t／s 图9并入STATc0M后q轴电流仿真波形 Fig．9q-a)【iscurremwavesofSn灯COMwhenload触 ch锄gingwithSm盯COMIocated 系统并入Sn盯COM后，仍在0．5S、1．5s时加 上和卸去负载，sn町COM输出端电压∽和直流侧 母线电压Udc的波形见图7、图8。U．在负载加上和 卸去的瞬间，幅值突变了20V左右，但很快又稳定 在300V，调节时间为100ms；而直流侧母线电压在 整个过程中受到的波动较小，基本稳定在400V。 同时，应用输入输出法建立STATcOM模型重 复此仿真实验，得到sTATcOM输出端电压U的波 形。并将两种建模法得到的波形画于图10中。可以 看出：两种建模方法都可以反映此时sU盯COM装 置的特性。 t／s 一开关函数模型l⋯输入输出模型 图10输入输出模型和开关函数模型的仿真结果 F培1OSi王11ulationresultSbetwe伽switchingfhnctionmodel andmput—outputmodel 此外，两种方法的仿真时间列于表l。通过 对比可以看出，开关函数建立的模型根据变换器 的物理特性和拓扑结构，列出电路方程，而不需 要求解网络的状态方程。选择不同的步长，开关 函数模型比输入输出模型的仿真时间都要短，能 够大大缩短仿真时间，提高仿真效率。 表1 输入输出模型和开关函数模型的仿真时间对比 Tab．1Comparisonofsimulationtimeusedbytwomodels 仿真时间 步长 输入输出模型 开关函数模型 ／S ／us ／s 『毫 O．35 5 1．34 O．97 O．35 lO O．87 0．51 5结语 本文采用单极性二值逻辑开关函数建立的 Sn玎COM数学模型，是对其拓扑结构变换过程的 详细描述，较一般的输出模型更具一般性和统一性， 能准确反映STATCOM内部的开关特性和运行机 理，适用于各种脉宽调制方式和控制策略的研究和 分析。通过仿真，验证了该模型和方法的正确性和 有效性，以及S毋虹COM装置对系统节点电压的支 持作用。并通过与输入输出建模法的仿真对比，再 万方数据 ．70． 电力系统保护与控制 一次验证了开关函数建模法也是一种好的建模方 法。 参考文献 [1]罗承廉，纪勇，刘遵义．静止同步补偿器(s吖汀cOM) 的原理与实现【M】．北京：中国电力出版社，2005． [2]谢小荣，姜齐荣．柔性交流输电系统的原理与应用【M】． 北京：清华大学出版社，2006． [3]吴文辉，刘会金．静止同步补偿器(s吖汀cOM)技术的 研究现状与发展【J】．华东交通大学学报，2005，22(2)： 89．94． WUwen-hui，LIUHui．jin．Ibsearchstanlsand developmemofstaticSynchronollscompenSator川． Jo哪alofEaStC11iIlaJiaotongUniversi饥2005，22(2)： 89．94． [4]ClaudioAC，MassimoESaJldmC，eta1．STATCOM ModeliIlgforvoltagea11danglestabil时studies[J】． ElectricalPowerarldEne礓ySystems，2003，25(6)： 431-441． [5]孙元章，刘前进．FACTS控制技术综述．模型、目标与 策略[J】．电力系统自动化，1999，23(6)：l一7． SUNⅥlaIl-z11ang，LIUQiaIl-jin．AsummaryofFACTS 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verificationof tllyristorbasedSTArCOM【J】． AutomationofElectricPowerSystems，2006，30(9)： 49．54． 收稿日期l2009—06—21；修回日期l2009—11—02 作者简介： 詹厚剑(198卜)，男，硕士，主要从事电网调度运行工 作；E—mail：zllanhjl981@126．com 吴杰康(1965一)，男，教授，博士生导师，工学博士后， 主要研究方向是电力系统运行与分析、电力系统优化技术、 装备FACTs的电力系统电压稳定性、FACTS调控与影响； 康海兵(198卜)，男，硕士，主要研究方向为舰船电力 推进． (上接第65页continued丘ompage65) [12]王超学，李昌华，崔杜武。等．一种新的求解配电网 重构问题的免疫遗传算法【J】．电网技术，2008，32(13)： 25．29． WANGCh∞-xue，LIChang-hua，CUDu-、w，eta1．A novelimm啪egeneticaIgorithmfordis”ibutionnet、)I，ork reconfigumtion【J】．PowerSystemTechrIolo职2008， 32(13)：25—29． [13]Ba阳nME，WuFF．Optimalcapacitorplac哪enton di矧butionsyStems[J】．IEEE砌玎sonPowerDeliVeⅨ 1989，4(1)：725-732． [14]刘莉，陈学允．基于模糊遗传算法的配电网络重构[J】． 中国电机工程学报，2000，20(2)：66—69． LIULi，C旺_N)(ue母m．Reco瓶gurationofdi耐bution ne铆orIcsbasedon他巧geneticaIgorithms[J】． ProceedingsoftheCSEE·2000，20(2)：66-69． 收稿日期l2009一06—21：修回日期I2009-09—20 作者简介： 李启旺(1984一)，男，硕士研究生，研究方向为电力系 统的优化运行与控制；E—mail：lqwiia@163．com 袁荣湘(1965一)，男，博士，教授，博士生导师，从事 电力系统继电保护、互联电网／分布式电网安全稳定性分析 与控制方面的研究工作． 万方数据 静止同步补偿器的开关函数建模与仿真 作者： 詹厚剑， 吴杰康， 康海兵， ZHAN Hou-jian， WU Jie-kang， KANG Hai-bing 作者单位： 詹厚剑,ZHAN Hou-jian(广西电力调度通信中心,广西,南宁,530023;广西大学电气工程学院 ,广西,南宁,530004)， 吴杰康,WU Jie-kang(广西大学电气工程学院,广西,南宁,530004) ， 康海兵,KANG Hai-bing(中国人民解放军91526部队,广东,湛江,524064) 刊名： 电力系统保护与控制 英文刊名： POWER SYSTEM PROTECTION AND CONTROL 年，卷(期)： 2010，38(10) 被引用次数： 0次 参考文献(10条) 1.罗承廉.纪勇.刘遵义 静止同步补偿器(STATCOM)的原理与实现 2005 2.谢小荣.姜齐荣 柔性交流输电系统的原理与应用 2006 3.吴文辉.刘会金 静止同步补偿器(STATCOM)技术的研究现状与发展[期刊论文]-华东交通大学学报 2005(2) 4.Claudio A C.Massimo P.Sandro C STATCOM Modeling for voltage and angle stability studies 2003(6) 5.孙元章.刘前进 FACTS控制技术综述-模型、目标与策略 1999(6) 6.栗春.姜齐荣.王仲鸿 STATCOM电压控制系统性能分析[期刊论文]-中国电机工程学报 2000(8) 7.郑超.周孝信.李若梅 新型高压直流输电的开关函数建模与分析 2005(8) 8.李勋.杨荫福.陈坚 基于SPWM控制的UPFC开关函数数学模型[期刊论文]-电力系统自动化 2003(9) 9.冯宇.董海波.唐轶 基于开关函数模型的TCSC电容电压过零点特性研究[期刊论文]-继电器 2004(17) 10.宋珊.陈建业 基于晶闸管的STATCOM原理和实现 2006(9) 相似文献(10条) 1.学位论文 张军利 基于DSP的配电系统静止同步补偿器（DSTATCOM）的研究 2007 配电系统静止同步补偿器是近年来电力系统中研究的动态无功补偿的重要装置之一.本文分析比较DSTATCOM与传统无功补偿装置的区别及其优势,并 对目前国内外DSTATCOM的研究现状进行了叙述. 目前DSTATCOM主电路有电压型桥式电路和电流型桥式电路,本文采用电压型桥式电路,并详细叙述采用电压型桥式电路的DSTATCOM的工作原理,由分析 可见DSTATCOM的性能优于SVC等传统无功补偿装置,利用开关函数法建立DSTATCOM的数学模型. 在分析非正弦电路中无功功率概念的基础上,推导本文使用的瞬时无功功率理论中的i<,p>,i<,q>运算方式进行无功电流检测的具体过程 ；DSTATCOM的控制方法有电流直接控制方式和电流间接控制方式,本设计采用电流间接控制方式中的双变量协调控制策略,其中无功电流采用预测+PI控制 方式,直流侧电压采用传统PI控制方式.脉冲波的发生采用直流侧电压利用率高、开关损耗小、谐波含量低的SVPWM调制方式. 本课题以TI公司的TMS320LF2407A DSP为控制核心,以集成工GBT的智能功率模块IPM为主电路的电压源型变换器,搭建DSTATCOM的实验装置,并对本文 提出的控制方法进行了调试研究,从实验结果可见本文采用的无功电流的预测+PI控制方式的动态性能优于传统PI控制方式,DSTATCOM装置的性能基本达到 设计要求. 2.期刊论文 武小梅.严干贵.WU Xiao-mei.YAN Gan-gui 基于级联式电压源逆变器的静止同步补偿器直流电压控制 策略 -电网技术2006,30(18) 提出了一种基于级联式逆变器的静止同步补偿器直流电容电压控制策略.利用开关函数概念设计电压控制器,克服了非线性物理开关造成的仿真时间 过长的问题,同时采用可消除谐波的调制方法将谐波失真控制到最小.仿真实验结果表明:该电压源逆变器的拓扑结构决定了该静止同步补偿器可以在无变 压器的情况下运行;采用上述控制策略设计的电压控制器能够在扰动作用下迅速将直流电容电压和负载母线电压调节为稳态值. 3.会议论文 马草原.李国欣.王崇林.曹薇薇.唐杰杰 基于开关函数法的DSTATCOM建模与仿真研究 2008 分析了配电网静止同步补偿器（DSTATCOM）的电路结构，引入开关函数建立了基于三电平电压型逆变器的DSTATCOM动态模型。DSTATCOM的控制方法 是本文的研究重点。文中确定了基于瞬时无功功率的理论检测方法，采用跟踪型PWM 控制技术实现了电流直接控制。仿真结果表明DSTATCOM的控制方法 能有效地实现无功动态补偿。 4.学位论文 詹厚剑 STATCOM的运行特性及其对电压稳定性影响研究 2009 随着经济的发展，世界各国对电能的需求日益增长，电网规模也不断扩大，使得电力系统电压稳定性问题日益突出。近年来世界上一些大电网相继 发生了电压失稳或电压崩溃事故。这些事故造成大面积长时间停电，不仅造成了巨大的经济损失，也对社会、政治及人们的心理造成很大的影响，并且 引起人们对电压稳定性问题的关注。
　　 与此同时，现代电力电子技术和现代自动控制技术的飞速进步，推动了柔性交流输电技术（FACTS）的发展。FACTS技术的出现，给电力系统带来了新的 控制技术的手段。作为FACTS家族中的重要成员之一，静止同步补偿器（STATCOM）具有快速灵活的无功功率调节能力，可有效的改善系统电压调节特性 ，提高系统电压稳定裕度。STATCOM的运行特性如何，如何评估STATCOM对电力系统电压稳定的影响效果将是本研究的重点。
　　 论文首先介绍了STATCOM的基本原理，等效电路和常用建模方法，详细分析了STATCOM的运行特性。针对目前STATCOM输出建模和拓扑建模等方法的不足 ，通过引入单极性二值逻辑开关函数，建立了能够反映STATCOM内部特性和物理过程的开关函数模型。该模型的参数都是装置实际的物理参数，易于确定 ，更具一般性。
　　 为了研究STATCOM对系统电压稳定性影响情况，文章基于特征结构分析法，将STATCOM的稳态模型加入潮流方程中，建立了计及STATCOM的电压稳定计算 模型。该方法以最小模特征值作为系统接近电压不稳定的量度，以电压灵敏度和参与因子为指标，判断全电网中最有可能发生电压不稳定的节点和区域 ，从而为STATCOM的配置提供依据。
　　 实例仿真结果验证了所建模型和方法的正确性和有效性，也充分证明了STATCOM对电压稳定的积极作用。 5.期刊论文 郭锐.刘国海.GUO Rui.LIU Guo-hai 静止同步补偿器数学模型及其无功电流控制研究 -电力自动化设 备2006,26(1) 运用开关函数法对静止同步补偿器(STATCOM)进行数学建模,提出其无功电流的比例积分(PI)控制和基于微分几何的非线性控制方法,讨论非线性控制 方法中零动态稳定性问题.用Matlab对2种控制方法进行了仿真分析,结果表明:非线性控制下无功电流的响应速度明显快于PI控制,且在参考输入电流方向 发生改变时,非线性控制的过渡更为平稳. 6.学位论文 林琳 STATCOM无功电流检测和控制方法的研究 2008 无功和谐波的存在，严重威胁着电网的安全运行。静止同步补偿器(STATCOM)是柔性交流输电系统中的重要的成员之一，以其平滑的无功调节、快速 的动态特性等优良性能引起了国内外科研与工程领域的广泛关注，它将电力电子技术、计算机技术和现代控制技术应用于电力系统，通过对装置输出的 电流电压幅值、相位的控制，从感性到容性的整个范围进行连续的无功调节，达到快速补偿系统对无功功率的需求，从而抑制电压波动并增强系统稳定 性。 首先，本文阐述了静止同步补偿器的发展、现状和研究趋势，分析了STATCOM的基本工作原理，利用“开关函数”建模法，为STATCOM装置建立了数 学模型。 其次，本文概述了无功检测算法的研究现状，主要研究了基于瞬时无功功率理论的无功电流检测算法，并针对ip,iq算法进行了软件分析设计和仿真 实验。软件设计采用模块化编程方式，文中详细讨论了各个模块的功能与实现原理，并给出了程序 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 图。以基于瞬时无功功率理论ip-iq无功检测方法 为基础，以构建基于DSP核心的STATCOM数字控制系统为背景，进行了STATCOM相关参考电流检测外围硬件电路设计，为基于瞬时无功功率理论的 STATCOM参考电流检测方法的硬件实现提供了借鉴。 最后，本文讨论了STATCOM的两大无功电流控制方法：电流间接控制和电流直接控制，比较了它们的优劣并采用电流间接控制 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计了模糊 PI(Fuzzy-PI)控制器，对加装了STATCOM的单机—无穷大系统进行了电力系统暂态仿真研究。 7.学位论文 唐杰 配电网静止同步补偿器（D-STATCOM）的理论与技术研究 2007 配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)是一种重要的“用户电力(CustomPower)”装置，在配电网中能有效的解决电压波动与闪变、三相电压不平衡、 电网谐波污染等电能质量问题。论文对D-STATCOM用来改善配电网电能质量时的电压控制策略、电网电压不平衡条件下D-STATCOM的运行性能及不平衡控 制策略、补偿电流检测与控制技术、功率开关器件的驱动和缓冲电路参数优化设计等理论和关键技术进行了系统深入的研究，主要包括以下几方面的内 容。 补偿无功和电压是D-STATCOM装置的基本功能。D-STATCOM通过与公共连接点(PCC)进行无功功率交换，可以使公共连接点电压维持在参考电压值。为 了使D-STATCOM装置具有良好的电压补偿性能，电压控制器的性能显得至关重要。论文的第2章针对传统的D-STATCOM电压控制策略存在的不足，以瞬时无 功功率理论为基础，从功率交换的角度详细地分析了D-STATCOM系统中的功率交换关系，推导出了D-STATCOM逆变器的输出电压与指令电流之间的转换关 系，进而提出了基于瞬时功率平衡的直接电压控制策略。由于该控制策略在实现过程中要利用到D-STATCOM系统中连接电抗器的等效电气参数，所以控制 器的控制性能会受到等效电气参数的影响。同时考虑到D-STATCOM数学模型的不精确性，论文将模糊自适应PI控制引入到D-STATCOM控制系统中，使得控 制器不仅结构简单、容易实现，而且还具有鲁棒自适应性能。对控制策略进行了数字仿真研究，仿真结果证明了控制策略的正确性和有效性。 不平衡控制是D-STATCOM实现工程应用时所面临的技术难题之一。电网电压不平衡现象在配电网中普遍存在，电网电压的不平衡会给D-STATCOM装置 造成不利影响。论文的第3章首先应用开关函数法和序网络分析法从D-STATCOM逆变器的输出性能和装置的过流两方面详细地分析了电网电压不平衡对D- STATCDOM装置的影响。然后提出了综合利用改进的开关函数调制法和负序电压前馈控制的不平衡控制策略，克服了单独使用改进的开关函数调制法和负 序电压前馈控制策略存在的缺陷，解决了D-STATCOM输出电流中的谐波问题和装置的过流问题。为了利用D-STATCOM改善供电电压的不平衡度，论文的第 3章提出了正、负序双控制环相叠加的不平衡控制策略，正、负序控制环均实现了无电流传感器控制，使D-STATCOM既能很好的补偿电压又能改善不平衡 度。 D-STATCOM装置除了补偿无功功率和电压外，也可以用来实现对负荷的综合补偿。拓宽D-STATCOM的应用范围，提高D-STATCOM装置的性价比也是D- STATCOM未来发展的一个方向。利用D-STATCOM来实现对负荷的综合补偿时，补偿电流的检测和控制技术是其中的两大关键技术。论文的第4章提出了一种 改进的基于电源电压矢量的同步参考坐标变换检测法，该方法无需锁相环电路，且在电网电压不平衡条件下仍能准确的检测出负载电流中的无功、谐波 和负序分量，满足D-STATCOM负荷综合补偿的要求。D-STATCOM用于负荷综合补偿时其补偿指令电流为不规则的非正弦信号，常规的电流跟踪控制技术很 难使D-STATCOM的输出电流能很好的跟踪补偿指令电流的变化。针对补偿指令电流信号的特点，论文的第4章将基于空间矢量的滞环电流控制技术引入到 D-STATCOM用于负荷综合补偿时的电流跟踪控制之中，取得了不错的控制效果。 D-STATCOM装置要实现安全、稳定运行，在很大程度上取决于主电路功率 开关器件的运行情况。为了使功率开关器件稳定、可靠的工作，必须为其设计性能优良的驱动电路和缓冲电路。论文的第5章从工程开发周期和驱动电路 的性能出发，提出了一种基于SCALE器件的IGBT智能集成驱动保护方案。该方案采用了智能集成驱动器2SD315A作为D-STATCOM功率开关器件IGBT的驱动电 路，该驱动电路集驱动、隔离和保护为一体，且开发周期短，适合于D-STATCOM实际装置的开发。论文给出了该方案实现过程中的一些技术细节，可以为 同类型的电力电子设备的开发提供参考。论文的第5章还设计了一种D-STATCOM主回路新型结构，使得主回路电感更小，从而更好的抑制瞬态电压。此外 ，针对目前根据工程经验来设计缓冲电路所存在的问题，提出了基于模糊多目标优化的缓冲电路参数设计方法，实践证明这种方法是切实可行的。 论文的第6章在前面几章相关理论和技术的指导下成功研制出了±50kvar的D-STATCOM实验装置，并在实验样机上进行了大量的实验。实验结果与仿 真结果相吻合，验证了上述理论和技术是正确而有效的。 论文最后对全文工作进行了 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf ，对D-STATCOM今后的研究方向和应用前景进行了展望。 8.学位论文 薄志刚 基于直接电流控制的STATCOM控制器研究 2008 本文主要研究了基于数字信号处理器(DSP)的静止同步补偿器(STATCOM)。首先简要介绍了无功补偿技术的发展,分析比较了STATCOM与传统无功补偿 装置的区别及其优势,并对STATCOM的发展以及国内外的研究现状进行了叙述。然后从电路结构上分析了STATCOM的基本原理和工作特点,并详细叙述采用 电压型桥式电路的STATCOM工作原理,通过分析,利用开关函数法建立了适用于直接电流控制的STATCOM的数学模型。推导了基于广义瞬时无功功率理论的 无功电流检测的具体过程。介绍了已有的几种控制策略,着重介绍了本文采用的直接电流控制策略。脉冲波的发生采用直流侧电压利用率高、开关损耗小 、谐波含量低的空间电压矢量PWM(SVPWM)调制方式。最后,建立了一个STATCOM实验系统,采用以DSP为控制核心的硬件平台,包括采样电路、保护电路、驱 动电路等外围电路,编制了相应的软件,完成了试验样机的联调。仿真和实验结果表明基于直接电流控制算法的STATCOM控制器不仅可以实现对无功功率的 实时补偿,而且具有较好的响应速度和补偿精度。总的看来,此方法具有一定的先进性和合理性,可应用于工程实践。论文的最后,给出了实验实测波形。 9.期刊论文 刘皓明.戚庆茹.李扬.倪以信.LIU Hao-ming.QI Qing-ru.LI Yang.NI Yi-Xin 中点钳位式三电平 STATCOM的动态相量建模与仿真 -电力自动化设备2005,25(8) 首先介绍了中点钳位式(NPC)三电平静止同步补偿器(STATCOM)的结构和原理,采用一种改进的空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制方法,用以解决换流器直 流侧两个电容的电压均衡问题;通过开关函数详细描述了换流桥的离散动态过程,使用动态相量法得到STATCOM的动态模型,并同时给出了电源、负荷和输 电线路的动态相量模型;最后使用Simulink/Matlab平台分别实现了含NPC三电平STATCOM测试系统的电磁暂态模型和动态相量模型的建模,仿真结果验证了 动态相量模型的精确性和有效性. 10.学位论文 庄淑瑾 STATCOM的控制与数字系统的研究 2008 静止同步补偿器(STATCOM)是柔性交流输电系统(FACTS)设备中的一种，可以对电网的无功功率进行动态补偿，作为新一代无功功率补偿装置，它以 其平滑的无功调节、快速的动态特性等优良性能引起了国内外科研与工程领域的广泛关注。 本论文首先阐述了无功功率对电力系统的影响，分析了无功补偿的重要性。介绍了无功补偿装置的发展、STATCOM的研究现状及其发展趋势。根据所 建立的STATCOM等效模型，详细介绍了其工作原理，与SVC相比较，表现出良好的工作特性。 接着采用开关函数法建立了STATCOM的动态数学模型，并根据STATCOM的动态数学模型，应用劳斯—赫尔韦兹判据对其稳定性进行分析。在建立连接 于电力系统时的STATCOM动态模型的基础上，提出了STATCOM的鲁棒H∞控制，重点阐述了该控制方法的原理、结构及设计步骤。 然后，采用TI公司的DSP芯片TMS320F2812为中央处理器，提出了一种应用于STATCOM的DSP+CPLD数字化控制电路系统方案，对该数字控制系统的硬件 、软件进行设计，详细阐述了DSP的外围接口电路，并且设计了模拟信号的预处理电路、同步检测电路和DSP与CPLD的接口电路。 最后通过MATLAB仿真软件分析了系统在不平衡情况下STATCOM的特性及电感参数、电容参数对直流电容电压的影响，验证了鲁棒H∞控制器对 STATCOM系统具有良好的控制性能，在保证整个系统稳定的同时，可以消除由于干扰引起的控制性能恶化，并且对维持负载母线上的电压稳定有较好的作 用；并进行实验研究，结果表明，搭建的以DSP为核心的高精度脉冲发生器硬件电 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_jdq201010014.aspx 授权使用：黑龙江科技学院(hljkjxy)，授权号：f1d00301-3890-42b9-9bd9-9deb01503343 下载时间：2010年9月8日