statcom的直接控制策略与仿真 修改

statcom的直接控制策略与仿真修改statcom的直接控制策略与仿真修改statcom的直接控制策略与仿真修改ip-iq算法在直接电流控制的STATCOM中的应用马立新,马天顺(上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093)摘要:为了提高静止无功补偿器(STATCOM)向电力系统输送无功功率的实时性与精确性,提出了一种STATCOM的直接电流控制策略,从无功电流的检测办法、控制方式等方面对STATCOM的整个工作 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 进行了设计。采用了三角波控制策略与瞬时无功功率理论中的ip-iq电流检测方法,提高系统响应速度。在此基础上,利用MATLAB搭建STATCOM仿真模型,并对实验结果进行了详细 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ,验证了直接电流控制的STATCOM的可行性与有效性。关键词:静止无功补偿器(STATCOM);瞬时无功理论;直接电流控制;MATLAB仿真中图分类号:TM76文献标识码:APQAlgorithmInTheApplicationOfDirectCurrentControlOfSTATCOMMALi-xin,MATian-shun(DepartmentofElectricalEngineeringSchoolofOptical-ElectricalandComputerEngineering,UniversityofShanghaiforScience&Technology,Shanghai,200093,China)Abstract:Toimprovethereal-timeperformanceandaccuracyoftheSTATCOM,astrategyofSTATTCOMbasedondirectcurrentcontrolisproposed,ThewholeworkprocessoftheSTATCOMhasbeendesignedfromtheaspectsofthereactivecurrentdetectionmethodandthecontrolmode、Thetrianglewavecontrolstrategyandtheip-iqcurrentdetectionmethodofinstantaneousreactivepowertheoryhavebeenadoptedtoimprovetheresponsespeedofthesystem、UsedthesimulinkofMATLABtobuildthemodelofSTATCOM,andadetailedanalysisofthesimulationresultispresented,thefeasibilityandeffectivenessofthismethodisverified、Keywords: STATCOM;instantaneousreactivepowertheory;directcurrentcontrol;Matlab/Simulink 0引言随着工业生产过程的迅速发展,电网中的功率需求发生急剧变化,特别就是冲击性负载日益增多(如大型轧钢机、电气化机车、功率变流装置等)。这类用电设备往往启动过程快,启动频率高,频繁地吸收大量动态无功功率,引起母线电压的快速波动,给电网的稳定带来极为不利的影响。如何提高现代电力系统可靠性、可控性、快速性已成为亟待解决的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。静止同步补偿器(StaticSynchronousCompensator,STATCOM)就是现代柔性交流输电系统(FACTS)的重要装置之一,与传统的无功补偿装置相比,STATCOM具有响应速度快、运行范围宽、吸收无功连续、谐波电流小、损耗低、体积小等优点。因此,STATCOM已经成为无功与谐波补偿装置研究发展的重要方向。针对STATCOM的控制设计与检测方法有多方面的研究。瞬时无功理论就是谐基金项目:国家自然科学基金(61205076);上海市研究生创新基金项目(JWCXSL1302)波与无功电流检测的经典理论之一,可以为无功补偿装置提供实时、准确、快速的检测信号。直接电流控制方式具有瞬时响应快、稳态性能好、控制精度高等优点。本文通过研究STATCOM的工作原理,利用瞬时无功理论检测电路中的谐波与无功电流,再根据三角载波直接电流控制方法,搭建MATLAB仿真模型进行研究,验证其检测、控制精度以及补偿效果。1 STATCOM工作原理STATCOM的工作原理见图1。STATCOM由交流环节与直流环节组成,交流环节与系统相连接,将系统的交流电流经变流器转换成直流并保存在直流侧的储能器内,同时直流侧电压电流经过逆变器变成交流电压电流,连接变压器将逆变器输出的电压变换到与系统电压等级相同输送到系统中。通过控制可关断器件的驱动脉冲控制交流电压的大小、频率与相位。,从而使STATCOM装置可以并联到电路系统中。图1STATCOM装置原理图Fig、1TheprinciplediagramoftheSTATCOMSTATCOM的实际等效电路,如图2(a)所示。考虑到管压降、线路压降等电路损耗,可以将损耗作为连接电抗器的电阻考虑。设电网电压与STATCOM输出的交流电压分别用向量与 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示,电抗器等效阻抗为R,感抗为X。图2(b)就是STATCOM在电流滞后与电流超前情况下工作的向量图。(a)单相等效电路(b)向量图图2STATCOM考虑损耗时的等效电路及向量图Fig、2equivalentcircuitandvectorgraphsoftheSTATCOMSTATCOM输出的电压与电流的相位差仍就是,因为变流器不会产生有功损耗。电网电压与电流的相位差不再就是,而就是比小了角,因为电网提供了电路中损耗的有功功率。这个角也就就是STATCOM输出电压与电网电压的相位差。改变这个相位差,并且改变的幅值,则产生的电流的相位与大小也就随之改变,STATCOM从电网中吸收的无功功率也就得到调节。2 STATCOM控制策略由STATCOM的工作原理可知,适当地调节交流侧输出电压的相位与幅值,或者直接控制其交流侧电流,都可以改变STATCOM吸收无功功率的性质与大小,从而实现对负载所需无功功率的跟踪补偿。因此,根据就是否直接控制STATCOM的输出电流可以将控制方法分为电流间接控制与电流直接控制两种。间接电流控制就是按STATCOM的工作原理,将其当作交流电压源来瞧待,通过对变流器所产生交流电压基波分量的相位与幅值来间接控制STATCOM的交流侧所需产生的无功电流,因此,电流间接控制也称电压控制。直接电流控制就是采用跟踪PWM控制技术对STATCOM的交流侧产生的无功电流进行控制。间接电流控制方法相对简单,但控制精度不高,响应速度较慢,不能对电流波形产生形式实时跟踪,系统容易受温度影响而发生漂移,产生大量谐波。而直接电流控制方法能够快速响应,且有很高的控制精度,能够达到间接控制实现不了的效果,故本文采用直接电流控制方法。直接电流控制可以分为三角波调制与滞环调制两种方法。在调制环节中开关频率会随补偿电流变化而变化,从而引起较大的脉动电流与开关噪声,而采用三角波调制法,开关频率等于三角载波频率,脉动电流小,并且输出电压中所含谐波较少。基于上述优势,本文采用三角波比较方式。图3三角波控制原理图Fig、3Thecontrolprinciplediagramoftrianglewave三角波比较方式的控制原理如图3所示。瞬时无功功率参考电流i与反馈电流相减后,通过PI调节器运算,再与恒定三角波进行比较,所得到的脉冲作为逆变器各开关器件的控制信号,从而在逆变器输出端获得所需的电流波形。3 STATCOM无功电流的检测无功电流的检测就是无功功率补偿的前提与关键,如何实现无功电流检测的高精度、高速度与实时性的要求也就是STATCOM研究的核心环节。本文以瞬时无功功率理论中的算法为基础,将三相电流经过坐标转换解耦,得到瞬时有功电流与瞬时无功电流。该算法克服了电压波形的畸变对检测结果的影响,实现了精确实时地检测基波电流信号。图4无功补偿同时受到谐波与基波的影响。无功补偿包括基波无功补偿与谐波无功补偿,应该无功补偿除基波有功分量以外的所有谐波与基波。为谐波与无功电流检测框图,其中、、为三相负载电流,应用理论把负载电流解耦成基波分量与谐波分量。断开通道,得到的指令电流包括基波无功与谐波。变换出来的经低通滤波器LPF得到基波分量;就是直流侧电容电压的参考值,为反馈值,两者之差经过PI调节后叠加到基波有功之路中,使直流侧电容能与交流侧进行能量交换,从而控制电容电压的稳定。4 建模及仿真分析本文利用MATLAB的Simulink元件库搭建线电压为220V/50Hz的STATCOM的仿真模型,该模型主要包括主电路模块、检测模块与控制模块三个部分。负载为电力系统典型谐波源——三相桥式全控整流器,为了仿真方便,选触发角为0,逆变器选用IGBT。由于就是低压仿真,用电感代替变压器。在仿真系统中,无功检测模块完成指令电流的检测及提取,然后把检测出的谐波电流与STATCOM发出的电流相比较,最后三角波调制,得到IGBT的触发信号。图5就是仿真结果的波形图。由图(a)可以瞧出,补偿前整流型负载产生的谐波较为明显。图(b)为补偿后的电压电流波形,补偿后系统在0、02秒后趋于稳定。图(b)中0、02秒前的波动就是由于装置刚投入时的冲击引起的。对补偿前后的a相电流进行FFT分析,由图(c)(d)可以瞧出,补偿前电流畸变率为31、02%,比较严重。而补偿后能够降到2、63%,电流质量明显得到改善。图(e)为补偿过程中的电流跟踪效果,即STATCOM发出的无功电流与检测的参考电流比较。由图可以瞧出,该装置发出的无功电流与参考电流基本上重合,实现了精确、快速的跟踪效果。t/s(a)补偿前A相电压、电流波形图图4无功电流检测原理图Fig、4principlediagramofthereactivepowercurrentdetectiont/s(b)补偿后A相电压、电流波形图(c)补偿前A相谐波电流频谱分析图(d)补偿后A相谐波电流频谱分析图t/s(e)补偿过程中的电流跟踪效果图5仿真结果波形图Fig、5Thediagramofthesimulationresult4 结论STATCOM以其容量大,响应快,输出电压谐波含量少,控制手段先进等优点,将成为动态无功补偿装置的首选。本文在对STATCOM数学模型分析的基础上,运用MATLAB仿真软件,建立了电路仿真模型对系统运行特性分析。结果证明,该控制方法响应快、精度高,改善了STATCOM控制的动态过程,具有较理想的控制效果。参考文献:[1]粟时平,刘桂英、静止无功功率补偿技术[M]、中国电力出版社,2006、[2]王兆安,杨君,刘进军、谐波抑制与无功功率补偿[M]、机械工业出版社,1998、[3]曾光,康兰,杨波,等(ZengGuang,KangLan,YangBo,etal)、基于瞬时无功理论的无功电流检测方法研究(Researchonreactivedetectionmethodsbasedoninstantaneousreactivepowertheory)[J]、电力电子技术(PowerElectronics),2009,43(6):9-11、[4周雪松,张书瑞,马幼捷(ZhouXuesong,ZhangShurui,MaYoujia)、静止同步补偿器STATCOM原理及性能分析研究(Researchandanalysisofstaticsynchronouscompensatorprincipleandperformance)[J]、机械设计与制造(MachineryDesign&Manufacture),2009,12:76-78、[5]翁海霞、基于瞬时无功理论的STATCOM电流检测方法与控制技术研究(D)、重庆:重庆大学,2011、[6]周林,孟婧,刘强,等(ZhouLin,MengJing,LiuQiang,etal)、基于瞬时无功理论的谐波与无功电流检测方法(Detectingmethodsofharmonicsandreactivecurrentbasedoninstantaneousreactivepowertheory)[J]、高电压技术(HighVoltageEngineering),2009,35(2):385-392作者简介:马立新(1960—),男,教授,1999年3月毕业于日本大学并取得博士学位,主要研究方向为电力系统电能质量检测与治理、电气系统故障诊断与模式识别。电话:马天顺(1988—),男,硕士,主要研究方向为电力系统无功补偿无功补偿。U/VI/AU/VI/AU/VI/A