系統(tǒng)電壓不平衡下鏈?zhǔn)届o止同步補償器控制研究_圖文

1、第31卷第9期中國電機工程學(xué)報V ol.31 No.9 Mar.25, 20112011年3月25日Proceedings of the CSEE ©2011 Chin.Soc.for Elec.Eng. 1 文章編號:0258-8013 (2011 09-0001-07 中圖分類號:TM 46 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 學(xué)科分類號:470·40系統(tǒng)電壓不平衡下鏈?zhǔn)届o止同步補償器控制研究劉釗1,劉邦銀2,段善旭2,康勇2,史晏軍2,陳仲偉2(1.南京電子技術(shù)研究所,江蘇省南京市 210039;2.華中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院,湖北省武漢市 430074Research on Cas

2、cade Multilevel STATCOM Under Unbalanced System VoltageLIU Zhao1, LIU Bangyin2, DUAN Shanxu2, KANG Yong2, SHI Yanjun2, CHEN Zhongwei2(1. Nanjing Research Institute of Electronics Technology, Nanjing 210039, Jiangsu Province, China; 2. College of Electrical andElectronic Engineering, Huazhong Univers

3、ity of Science and Technology, Wuhan 430074, Hubei Province, ChinaABSTRACT: The individual phase instantaneous current control strategy was proposed to solve problems about delta-connected cascade multilevel static synchronous compensators (STATCOM under unbalanced system voltage; on this basis, two

4、 modified compensation modes, reactive control mode and voltage control mode, were studied; and the discrete current loop controller was designed. The cascade multilevel STA TCOM can maintain normal operation under unbalanced voltage by using the individual phase instantaneous current control strate

5、gy; and the unbalanced system can be effectively compensated by the two modified compensation modes. Simulation results were given; and experiments were conducted based on the development of a prototype for three-phase and 36-chain STATCOM, so as to verify the effectiveness of the proposed control s

6、trategy and compensation modes.KEY WORDS: static synchronous compensator (STATCOM; cascade multilevel convertor; individual phase instantaneous current control; compensation mode; discretization摘要:針對三角形連接的鏈?zhǔn)届o止同步補償器(s t at i c synchronous compensator,STATCOM系統(tǒng)電壓不平衡下的控制問題,提出分相瞬時電流控制策略,在此基礎(chǔ)上研究了鏈?zhǔn)絊TATCO

7、M在不平衡電壓下的補償模式,提出無功補償和電壓控制2種改進(jìn)型補償模式,并設(shè)計了其離散化電流環(huán)控制器。通過分相瞬時電流控制能夠維持鏈?zhǔn)絊TATCOM在不平衡電壓下的正常工作,2種改進(jìn)型補償模式使鏈?zhǔn)絊TATCOM能夠有效的對不平衡系統(tǒng)進(jìn)行補償,仿真驗證了所提控制策略及補償模式。研制了一臺三相36個鏈節(jié)的物基金項目:國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃項目(973項目 (2009CB219701。The National Basic Research Program of China (973 Program (2009CB219701.理樣機,并在樣機上進(jìn)行實驗,證明了所提方法的正確性和有效性。關(guān)鍵詞:靜止

8、同步補償器;級聯(lián)多電平;分相瞬時電流控制;補償模式;離散化0 引言隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展,無功補償引起了人們的廣泛重視。動態(tài)無功補償對于穩(wěn)定系統(tǒng)電壓、阻尼系統(tǒng)振蕩以及改善系統(tǒng)阻尼等有著極為重要的作用1-2,因此,各種基于大功率電力電子開關(guān)器件的無功補償裝置陸續(xù)提出3-5,其中鏈?zhǔn)届o止同步補償器(static synchronous compensator,STATCOM由于可以減少變壓器數(shù)量、體積小、易于模塊化6-8以及可以分相控制等優(yōu)點,近年來得到了廣泛的應(yīng)用。鏈?zhǔn)絊TATCOM的控制策略主要有電流解耦控制9-11、有功無功解耦控制12以及非線性控制13-14等,但都是基于三相對稱控制,當(dāng)系統(tǒng)電

9、壓不平衡時會出現(xiàn)某一相過流而導(dǎo)致STATCOM退出工作。文獻(xiàn)15-16提出對于星形連接的鏈?zhǔn)絊TATCOM可以讓其輸出正序、負(fù)序及零序電壓來維持自身的穩(wěn)定,但不適合三角形連接的鏈?zhǔn)絊TATCOM,而且其算法實現(xiàn)非常復(fù)雜;文獻(xiàn)17基于鏈?zhǔn)絊TATCOM 自身的特殊電路結(jié)構(gòu)提出了分相控制,使裝置具有很強的適應(yīng)不對稱電壓的能力,但其犧牲了裝置的無功響應(yīng)速度;文獻(xiàn)18在分相控制的基礎(chǔ)上提出了基于逆系統(tǒng)的有功和無功解耦脈寬調(diào)制(pulse width modulation,PWM控制,提高了裝置的無功響應(yīng)速度,但需要對電壓電流進(jìn)行傅里葉變換,計算復(fù)雜;文獻(xiàn)19提出了基于瞬時電流控制的分相控制策略,通過改

10、變移相角的方法來控制直流電2 中國電機工程學(xué)報第31卷壓,但大容量STATCOM裝置的移相角很小,不適當(dāng)?shù)母淖円葡嘟侨菀自斐上到y(tǒng)的不穩(wěn)定。系統(tǒng)電壓平衡時,STATCOM有無功控制和電壓控制2種工作模式。當(dāng)系統(tǒng)電壓不平衡時,對于三相逆變橋式結(jié)構(gòu)的STATCOM,文獻(xiàn)20-21提出用STATCOM來補償系統(tǒng)電壓的不平衡;文獻(xiàn)22提出了變壓器隔離型鏈?zhǔn)絊TATCOM不平衡電壓下的控制方法。對于傳統(tǒng)不帶變壓器的鏈?zhǔn)絊TATCOM,目前還鮮有文獻(xiàn)對其在不平衡系統(tǒng)電壓下的工作模式進(jìn)行研究。本文研究了系統(tǒng)電壓不平衡下鏈?zhǔn)届o止同步補償器的控制策略和補償模式。首先提出鏈?zhǔn)絊TATCOM分相瞬時電流控制策略,然后

11、在此基礎(chǔ)上針對系統(tǒng)電壓不平衡時鏈?zhǔn)絊TATCOM的工作模式進(jìn)行了研究,并提出了無功控制和電壓控制2種改進(jìn)型補償模式,此外還設(shè)計了分相瞬時電流控制中離散化電流環(huán)控制器,最后通過仿真和實驗,驗證了所提的控制策略和補償模式。1 鏈?zhǔn)絊TATCOM分相瞬時電流控制三角形連接的鏈?zhǔn)絊TATCOM直流側(cè)電容相互獨立,其數(shù)學(xué)模型同3個單相鏈?zhǔn)絊TATCOM的數(shù)學(xué)模型完全相同23;此外由于零序電流分量能在三角形環(huán)內(nèi)流通,其三相鏈接間電流完全解耦。綜合可知三角形連接的鏈?zhǔn)絊TATCOM可以等效為三單相鏈接來控制,如圖1所示。其中u sab,u sbc,u sca (a 鏈?zhǔn)絊TATCOM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 (b 三單相

12、電路i圖1三角形連接鏈?zhǔn)絊TATCOM等效電路圖Fig. 1 Equivalent circuit of delta-connected cascademultilevel STATCOM 為三相系統(tǒng)電壓;u rab,u rbc,u rca為三相鏈接輸出電壓;L為連接電感;R為系統(tǒng)損耗。當(dāng)三相系統(tǒng)電壓不平衡時,可以對三角形連接的鏈?zhǔn)絊TATCOM三相鏈接獨立控制,因此本文提出了鏈?zhǔn)絊TATCOM分相瞬時電流控制策略,控制框圖如圖2所示。 圖2 鏈?zhǔn)絊TATCOM分相瞬時電流控制框圖Fig. 2 Control diagram of cascade multilevel STATCOM base

13、d on individual phase instantaneous current control圖2中控制框圖由鎖相環(huán)、有功電流給定、無功電流給定、瞬時電流跟蹤4部分組成。鎖相環(huán)用來跟蹤系統(tǒng)電壓的相位ab、bc和ca,得到系統(tǒng)電壓相位的正弦值和余弦值;有功電流的相位和系統(tǒng)電壓相位相同,其幅值通過直流電壓閉環(huán)得到,用來補償各相鏈接的有功損耗;無功電流的相位超前系統(tǒng)電壓相位90°,幅值I a*b,I b*c,I c*a由補償模式?jīng)Q定,當(dāng)無功電流幅值為正時,表示無功電流超前系統(tǒng)電壓,向系統(tǒng)補償無功,反之,當(dāng)無功電流幅值為負(fù)時,表示無功電流滯后系統(tǒng)電壓,從系統(tǒng)中吸收無功;有功電流給定和

14、無功電流給定之和就組成了系統(tǒng)相電流的給定,通過瞬時電流反饋來跟蹤該給定電流,系統(tǒng)電壓前饋能增大控制系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度。2 鏈?zhǔn)絊TATCOM不平衡電壓下補償模式2.1 無功控制模式無功控制模式就是讓鏈?zhǔn)絊TATCOM發(fā)出或吸收指令大小的無功,該無功指令可以是固定大小的無功,如由電網(wǎng)調(diào)度給出,也可以是動態(tài)補償系統(tǒng)中負(fù)載側(cè)的瞬時無功。動態(tài)補償中無功指令獲取可以通過直接檢測負(fù)載側(cè)無功,也可以檢測系統(tǒng)側(cè)第9期 劉釗等:系統(tǒng)電壓不平衡下鏈?zhǔn)届o止同步補償器控制研究 3無功,然后通過閉環(huán)的方法得到指令無功,如圖3所示,其中Q 為通過瞬時無功理論檢測到系統(tǒng)中的無功大小,Q ref 為通過閉環(huán)控制得到的實際無功 指

15、令。 圖3 通過閉環(huán)方式獲取無功指令Fig. 3 Obtain of reactive power command throughclosed-loop method對于圖2所示的控制框圖,其無功電流指令為*ab ref sab *bc ref sbc *ca ref sca 2/(32/(32/(3I Q u I Q u I Q u = (1系統(tǒng)電壓平衡時,三相指令無功電流大小相同:I a *b = I b *c = I c *a (2 因為系統(tǒng)電壓出現(xiàn)輕微的不平衡是很正常的,所以當(dāng)系統(tǒng)電壓不平衡較小時,仍然希望其能夠繼續(xù)補償無功,但一旦系統(tǒng)電壓不平衡度超過一定的范圍,鏈?zhǔn)絊TATCOM 就

16、只吸收少量的有功維持自身的損耗,不再補償無功,當(dāng)電壓恢復(fù)正常后,裝置也正常補償無功。其無功補償模式流程圖如圖4所示。 圖4 鏈?zhǔn)絊TATCOM 不平衡電壓下無功補償流程圖Fig. 4 Flow chart of reactive power control mode for cascade multilevel STATCOM under unbalanced voltage三相三線制系統(tǒng)中電壓不平衡度通常由其負(fù)序不平衡度 2表示:2100%= (3 式中4442222sab sbc sca sab sbc sca (/(L U U U U U U =+。 2.2 電壓控制模式當(dāng)STATCOM

17、 應(yīng)用到風(fēng)電場等場合時,通常用來穩(wěn)定系統(tǒng)電壓,實際中當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生不平衡時,希望STATCOM 也能夠補償系統(tǒng)電壓的不平衡。系統(tǒng)電壓的不平衡主要是由負(fù)載的不平衡引起的,文 獻(xiàn)24指出對于任意不平衡負(fù)荷都可以用導(dǎo)納補償?shù)姆椒ㄑa償?shù)狡胶?其補償原理如圖5所示。(abbc(cbcB 圖5 不平衡負(fù)載導(dǎo)納補償原理Fig. 5 Admittance compensation principle for unbalanced load 圖5中,(caab B 、(abbc B 、(bcca B 為各相補償?shù)母行宰杩?(bcab B 、(cabc B 、(abca B 為各相補償?shù)娜菪宰杩? 其中上標(biāo)表示補償量

18、的大小,與上標(biāo)所對應(yīng)的相阻抗相關(guān);Y ab 、Y bc 、Y ca 分別為三相負(fù)載導(dǎo)納,有 ab ab ab ab bc bc bc bc ca ca ca ca 1/j 1/j 1/jY ZG B YZ G B Y Z G B=+=+=+ (4 式中:Z ab 、Z bc 、Z ca 分別為三相負(fù)載阻抗;G ab 、G bc 、G ca 分別為三相負(fù)載電導(dǎo);B ab 、B bc 、B ca 分別為三相負(fù)載電納。如果三相補償導(dǎo)納為(ab ab ca bc (bc bc ab ca (ca ca bc ab (/(/(/c c c B B G G B B G G B B G G =+=+=+ (

19、5因此三相負(fù)載被補償?shù)饺嗉冏栊云胶庳?fù)載:G = G ab + G bc + G ca (6三角形連接的鏈?zhǔn)絊TATCOM 三相鏈接等效于三相可變的導(dǎo)納,只要能夠補償適當(dāng)?shù)膶?dǎo)納,就可以將負(fù)載補償?shù)狡胶?同時三相系統(tǒng)電壓也被補償?shù)狡胶?。結(jié)合圖2,負(fù)載的大小決定了節(jié)點電壓的大小,因此可以通過電壓閉環(huán)的方式得到期望補償導(dǎo)納的大小,進(jìn)而轉(zhuǎn)換成補償電流指令的大小,如圖6所示,其中U ref 為期望三相公共耦合點(point of圖6 不平衡電壓下電壓控制模式無功電流指令獲取Fig. 6 Gaining of reactive current based on voltagecontrol mode un

20、der unbalanced voltage4 中 國 電 機 工 程 學(xué) 報 第31卷common coupling ,PCC電壓幅值,U ab ,U bc ,U ca 為各相PCC 點電壓實際幅值。 3 分相瞬時電流控制電流環(huán)參數(shù)設(shè)計任取一相鏈接為例,其電流環(huán)控制框圖如圖7所示,u g 是系統(tǒng)中的擾動量,包括鏈?zhǔn)絊TATCOM 輸出諧波電壓等。大功率鏈?zhǔn)絊TATCOM 中都是采用電流互感器來采樣輸出電流,由于直流偏置的影響,PI 控制器會對直流誤差累積,從而控制器失穩(wěn),因此采用純比例控制器。 圖7 連續(xù)域電流環(huán)控制框圖Fig. 7 Control diagram of current lo

21、op based oncontinuous domain實際控制中采用數(shù)字控制,所以對控制器的設(shè)計要轉(zhuǎn)化到離散域,數(shù)字控制中通常存在零階保持器和一拍滯后的影響,但由于鏈?zhǔn)絊TATCOM 實驗裝置中采用FPGA 實時比較發(fā)出PWM 波,所以不存在滯后一拍。只考慮零階保持器的影響,對圖7作離散化,如圖8所示。 圖8 離散域電流環(huán)控制框圖Fig. 8 Control diagram of current loop based ondiscrete domain其輸出電流的表達(dá)式為I (z = W 1(z I*(z W 2(z U g (z (7式中:(/p 1(/(/p (/2(/(/p (1e (

22、e (1e 1e (e (1e R L TR L T R L T R L TR L T R L T K W z z R K W z z R K =+=+(8 首先對系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行分析,其系統(tǒng)特征方 程為F (z = (z e (R /L T R + K p (1 e (R /L T = 0 (9當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時,必須有 | z | < 1。由式(9可得(/p (/1e 1e R L TR L TR K R +<< (10 其次由式(7分析可知,輸出電流有2部分組成,一部分為指令電流跟蹤項,另一部分為外部擾動項。指令參考電流為標(biāo)準(zhǔn)正弦波,由控制理論,期望W 1(z 在工頻50 Hz

23、 處增益為1,同時W 2(z 在全頻范圍內(nèi)增益趨于零。取L = 5 mH ,R = 0.1 ,T = 1/6 000,分別對W 1(z 、W 2(z 進(jìn)行波特圖分析,并設(shè)計電流環(huán)控制器參數(shù)。由式(10可得比例控制器的取值范圍為0 < K p < 60,令K p 分別為10、20、30、40、50,W 1(z 的波特圖如圖9所示。F /(rad/sP h a s e /d e g2900K p = 40345180M a g n i t u d e /d B15515K p = 505K p = 30K p = 20K p = 10K p = 50K p = 40K p = 30 K

24、 p = 20K p = 10圖9 K p 變化時W 1(z 的波特圖Fig. 9 Bode diagram of W 1(z for various K p同樣,令K p 分別為10、20、30、40、50,W 2(z 的波特圖如圖10所示。F /(rad/sP h a s e /d e g900K p = 405180M a g n i t u d e /d B352520K p = 50 30K p = 30K p = 10K p = 50K p = 40K p = 30 K p = 20K p = 10K p = 20圖10 K p 變化時W 2(z 的波特圖Fig. 10 Bode

25、diagram of W 2(z for various K p綜合分析圖9、10可知: 1因為W 1(z 表征系統(tǒng)跟蹤指令電流的性能,K p 越大,系統(tǒng)帶寬越大,動態(tài)性能越好。 2W 2(z 可以表征為系統(tǒng)的擾動導(dǎo)納,所以期望W 2(z 的增益越小越好,即K p 越大越好,但由 圖10可知,K p 過大時,對高頻段諧波會有放大作用,造成系統(tǒng)不穩(wěn)定,因此K p 也不能過大。3綜合選取K p 為30比較合適。第9期 劉釗等:系統(tǒng)電壓不平衡下鏈?zhǔn)届o止同步補償器控制研究 54 仿真驗證4.1 仿真系統(tǒng)參數(shù)對鏈?zhǔn)絊TATCOM 不平衡電壓下的控制策略進(jìn)行仿真驗證,仿真系統(tǒng)參數(shù)如表1所示。表1 系統(tǒng)仿真

26、參數(shù)Tab. 1 Main parameters of cascade STATCOM system參數(shù) 三相系統(tǒng)線電壓U s /V 電網(wǎng)頻率f s /Hz 輸出電感L s /mH 直流側(cè)電容C dc /F 數(shù)值 6 000 50 28.6 1 840 參數(shù) 直流側(cè)電容電壓U dc /V 載波移相單極倍頻f c /Hz鏈節(jié)數(shù)N輸出額定無功電流I ref /A數(shù)值1 000 250 12 1004.2 無功控制模式基于無功控制模式下仿真波形如圖11、12所 t /s(a 系統(tǒng)線電壓 U s /k V80.96 04u sab 1.00 1.04 1.121.08 48u sbc u scat /

27、s(b 鏈?zhǔn)絊TATCOM 補償電流 I s /k A0.10.960.0 1.00 1.04 1.121.08 0.1i sab i sbc i sca圖11 電壓不平衡度較小時鏈?zhǔn)絊TATCOM 無功控制模式Fig. 11 Reactive power control mode for cascade multilevel STATCOM under a small degree ofunbalanced voltaget /s(a 系統(tǒng)線電壓 U s /k V80.9604 1.00 1.04 1.121.08 48u sab u sbc u scat /s(b 鏈?zhǔn)?STATCOM 補

28、償電流 I s /k A0.10.960.01.00 1.04 1.121.08 0.1i sabi sbci sca圖12 電壓不平衡度較大時無功補償模式Fig. 12 Reactive power control mode for cascade multilevel STATCOM under a large degree ofunbalanced voltage示,仿真中通過改變?nèi)嘭?fù)載的不平衡從而造成三相PCC 點電壓的不平衡,圖中在t = 1 s 時發(fā)生不平衡故障,在t = 1.1 s 時故障恢復(fù)。圖11中故障時電壓不平衡度較小,STATCOM 繼續(xù)補償100 A 無功電流,圖12

29、中電壓不平衡度超過了限定值,STATCOM 只吸收少量有功電流維持自身的損耗,故障清除后STATCOM 也恢復(fù)正常工作。圖11、12驗證了分相瞬時電流跟蹤控制以及不平衡電壓下無功控制模式的有效性。 4.3 電壓控制模式負(fù)載的不平衡引起三相PCC 點電壓不平衡,期望通過鏈?zhǔn)絊TATCOM 將三相電壓補償?shù)狡胶?。通常電力系統(tǒng)的短路容量很大,而STATCOM 裝置的補償容量有限,為驗證所提補償模式的有效性,仿真中設(shè)置較大短路阻抗,并改變?nèi)嘭?fù)載到不平衡。圖13(a為不加鏈?zhǔn)絊TATCOM 裝置時三相PCC 點電壓,其中三相電壓幅值為U sab-p=U sca-p=6.05 kV ,U sbc-p =

30、 5.66 kV ,負(fù)序不平衡度 2 = 4.35%;圖13(b為補償后的三相PCC 點電壓波形;圖13(c為鏈?zhǔn)絊TATCOM 各相電流波形,由于系統(tǒng)短路阻抗大,造成PCC 點電壓中諧波含量也較大。t /s(a 無補償時系統(tǒng)線電壓 U s /k V81.90048 1.921.94 1.98 1.962.004u sab u sbc u scat /s(b 補償后系統(tǒng)線電壓 U s /k V81.90048 1.921.94 1.98 1.962.004u sab u sbc u scat /s(c 鏈?zhǔn)絊TATCOM 補償電流 I s /A1001.90050100 1.921.94 1.

31、98 1.962.0050i sabi sbci sca圖13 電壓不平衡時鏈?zhǔn)絊TATCOM 電壓控制模式 Fig. 13 Voltage control mode for cascade multilevelSTATCOM under unbalanced voltage圖13表明通過所提的電壓補償方法,可以將三相電壓補償?shù)狡胶?驗證控制方法的有效性。6 中 國 電 機 工 程 學(xué) 報 第 31 卷 5 實驗驗證 實驗系統(tǒng)參數(shù) 為驗證所提控制策略及補償模式的有效性，在 研制的鏈?zhǔn)?STATCOM 樣機上進(jìn)行了實驗，實驗系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1 所示，主電路采用三角形連接，每相 12 個鏈節(jié)。表

32、2 為實驗樣機的電路參數(shù)。 5.1 Tab. 2 參數(shù) 數(shù)值 參數(shù) 數(shù)值 u(500 V/格 i(2.5 A/格 三相系統(tǒng)線電壓 電網(wǎng)頻率 輸出電感 直流側(cè)電容 usab urab iab t (1 s/格 (a 不平衡度增大 u(500 V/格 i(2.5 A/格 表 2 鏈?zhǔn)?STATCOM 系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)參數(shù) Main parameters of cascade STATCOM system Us/V 380 Udc/V 50 fs/Hz 50 Iref/A 3.5(幅值 Ls/mH 5 倍頻 fc/Hz 2）不平衡度發(fā)生變化時實驗驗證。 實驗中，AB 相系統(tǒng)電壓為 320 V，CA 相系

33、統(tǒng) 電壓為 320 V，BC 相系統(tǒng)電壓慢慢變化，當(dāng) BC 相 電壓高于 200 V 時，三相鏈接均發(fā) 3.5 A(幅值無功 電流，反之發(fā) 0 A 無功電流，實驗波形如圖 1517 所示。實驗表明，根據(jù)所提控制方法，鏈?zhǔn)?STATCOM 具有很好的抵御系統(tǒng)電壓不平衡的能力。 usab urab iab t (1 s/格 (b 不平衡度減小 Cdc/F 940 鏈節(jié)數(shù) N 直流側(cè)電容電壓 給定無功電流 載波移相單極 250 12 u(500 V/格 i(2.5 A/格 u(500 V/格 i(2.5 A/格 不平衡控制下無功補償模式實驗驗證 由于條件限制，僅對鏈?zhǔn)?STATCOM 的無功補 償模

34、式進(jìn)行實驗驗證。實驗包括 2 個方面的內(nèi)容， 一個是當(dāng)三相系統(tǒng)電壓不平衡度較小時，三相鏈接 仍然發(fā)固定大小無功電流；另一個是當(dāng)三相系統(tǒng)電 壓不平衡度變化時，指令無功電流突變。 1）不平衡度較小時實驗驗證。 實驗中，三相系統(tǒng)電壓不平衡，其中 AB 相系 統(tǒng)電壓 320 V，BC 相 250 V，CA 相 320 V，每相鏈 接給定無功電流均為 3.5 A(幅值， 實驗波形如圖 14 所示，其中 usab、usbc、usca 為三相系統(tǒng)電壓，urab、 urbc、urca 三相鏈接輸出電壓，iab、ibc、ica 各相輸出 電流。由圖 14 可知，在系統(tǒng)電壓不平衡時，鏈?zhǔn)?STATCOM 能正常工

35、作。 5.2 usbc u(200 V/格 u(200 V/格 i(2.5 A/格 iab 圖 15 不平衡度變化時 AB 相電壓電流波形 Fig. 15 Voltage and current waveform of link AB under varied unbalanced degree u(500 V/格 i(2.5 A/格 u(500 V/格 i(2.5 A/格 usbc urbc ibc t (1 s/格 (a 不平衡度增大 usbc urbc ibc t (1 s/格 (b 不平衡度減小 圖 16 不平衡度變化時 BC 相電壓電流波形 Fig. 16 Voltage and c

36、urrent waveform of link AB under varied unbalanced degree usca urca ica t (1 s/格 (a 不平衡度增大 usca urca ica t (1 s/格 (b 不平衡度減小 usab usca t (10 ms/格 (a 三相系統(tǒng)電壓波形 u(200 V/格 i(2.5 A/格 urab t (10 ms/格 (b AB 相電壓電流波形 ibc u(200 V/格 i(2.5 A/格 圖 17 不平衡度變化時 CA 相電壓電流波形 Fig. 17 Voltage and current waveform of link

37、CA under varied unbalanced degree ica 6 結(jié)論 本文分析了鏈?zhǔn)届o止同步補償器在系統(tǒng)電壓 不平衡時的控制問題，提出了鏈?zhǔn)?STATCOM 分相 瞬時電流控制策略以及無功控制模式和電壓控制 模式 2 種改進(jìn)型補償模式。通過仿真對所提的控制 策略和補償模式進(jìn)行驗證，并在一臺鏈?zhǔn)?STATCOM 物理樣機上進(jìn)行了實驗研究。仿真和實 驗結(jié)果均表明：所提的控制策略和補償模式能有效 urbc t (10 ms/格 (c BC 相電壓電流波形 urca t (10 ms/格 (d CA 相電壓電流波形 Fig. 14 圖 14 電壓不平衡度較小時實驗驗證 Experime

38、nt verification under a small degree of unbalanced voltage 第9期 劉釗等：系統(tǒng)電壓不平衡下鏈?zhǔn)届o止同步補償器控制研究 7 的增強鏈?zhǔn)?STATCOM 的故障抵抗能力，提高裝置 的可靠性和利用率，具有較高的實用價值。 15 Betz R E，Summers T JUsing a cascaded H-bridge STATCOM for rebalancing unbalanced voltagesC/7th Internatonal Conference on Power ElectronicsDaegu，Korea：IEEE，200

39、7：1219-1224 16 Song Q ， Liu W H Control of a cascade STATCOM with star configuration under unbalanced conditionsJIEEE Trans. on Power Electronics，2009，24(1：45-58 17 Horwill C，Totterdell A J，Hanson D J，et alCommissioning of a 225 Mvar SVC incorporating a ±75 Mvar STATCOM at NGCs 400 kV east clay

40、don substationC/Seventh International Conference on AC-DC Power Transmission London， UK： IEE， 2001： 232-237 18 魏文輝，劉文華，騰樂天，等基于反故障控制的鏈?zhǔn)?STATCOM 動態(tài)控制策略的研究J中國電機工程學(xué)報，2005，25(4： 19-24 參考文獻(xiàn) 1 Lerch E，Povh D，Xu LAdvanced SVC control for damping power system oscillationsJIEEE Trans. on Power Systems，1991，46

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