基于三相共直流母线单元的混合型级联H桥STATCOM的负序电流补偿方法研究
结题报告
批准号:
52007081
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
16.0 万元
负责人:
陆道荣
依托单位:
学科分类:
E0706.电力电子学
结题年份:
2022
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
--
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中文摘要
负序电流补偿对提高电网电能质量至关重要,可改善三相负荷不平衡度和支撑不平衡电网电压。星形级联H桥(CHB)STATCOM是新一代中高压有源补偿装置,具有模块化,器件少等优点。但其三相直流母线相互分离,相间有功功率无法直接转移,在补偿负序电流时需兼顾三相有功功率平衡,严重限制了负序电流的补偿范围。针对CHB拓扑结构的不足,本项目综合共直流母线变换器与CHB的优势,提出利用共直流母线变换器为CHB相间有功功率提供新的平衡路径,以期拓宽负序电流的补偿范围。本项目研究混合CHB的关键技术主要包括:揭示相间有功功率的平衡机理,提出CHB相间直流电压均衡策略;分析负序电流范围与共直流母线电压的关系,提出负序电流范围的计算算法和共直流母线电压的设计依据;进一步挖掘混合型CHB的优势,提出基于共直流母线变换器的容错控制策略。通过本项目的探索,为提高中高压电网的电能质量和安全可靠运行提供理论和技术基础。
英文摘要
Negative sequence current compensation is very important for the grid to improve the power quality, which can reduce the imbalance of the load current and also support the unbalanced grid. Cascaded H-bridge (CHB) STATCOM is an advanced reactive power compensation device for medium and high-voltage power system because of its modular structure and fewer components. Due to the separated DC-links among three phases, the cluster active power cannot exchange directly. Hence, the negative sequence current control should take the balance of three cluster active powers into account, which seriously limits the negative sequence current range of CHB STATCOM. To solve this problem, this proposal combines the CHB and the converter with common DC-link which can be used to transfer and counteract the imbalanced active powers from the CHB, thus the negative sequence current compensation range can be widened. For this hybrid CHB STATCOM, we focus on the following key techniques: the balance mechanism of the three-cluster active powers and the balance control of three-cluster DC voltages for CHB; the computational algorithm of negative sequence current range and the design method of the common DC-link voltage; the fault-tolerant control by using the redundancy of the converter with common DC-link. Through the exploration of the hybrid CHB STATCOM, it can offer a brand-new solution to improve the power quality and guarantee the safe operation of medium and high-voltage power system.
负序电流补偿对提高电网的可靠性和稳定性具有重要意义。本项目围绕混合级联H桥STATCOM的负序电流补偿方法展开研究,在相间直流电压均衡、PBU和CHB的协调优化控制、负序电流补偿能力提升方法和启动时冲击电流的抑制方法等方面取得了相应的研究进展。.首先借助混合级联STATCOM中的共直流母线单元(PEU, Power Exchange Unit)来转移相间不平衡有功功率,为了尽可能的减小零序电压的注入,采用先PEU尽最大能力转移有功功率的方法,并根据PEU的直流侧电压限制具体推导了其能够转移的最大有功功率,并提出了一种PEU功率转移和零序电压注入结合的相间均压控制策略,保障了STATCOM安全可靠运行。.从PEU和CHB输出特征入手,通过建立PEU、CHB以及零序电压三者之间的有功无功功率转换关系,提出了基于最大负序电流补偿范围的混合拓扑协同优化控制方法,进一步通过建立CHB模块输出电压幅值与负序电流的关系,绘制了精确的负序电流补偿范围,极大地提升STATCOM负序电流补偿能力。.为进一步拓宽负序电流的补偿范围,深入研究了基于三次谐波注入和方波注入两种提高直流电压利用率的谐波型零序电压注入法。通过建立SCHB STATCOM输出最大电压与负序电流的关系,对比三次谐波注入和方波注入两种方法下SCHB STATCOM的补偿范围。提出了一种根据负载情况灵活地选择谐波的零序电压注入方法,显著的提升负序电流补偿能力。.为了消除STATCOM进入正常运行时产生的浪涌电流,提出了一种新的CHB STATCOM启动控制方法,在不控整流阶段后引入可控升压阶段,继续串联限流电阻,进一步提高直流电容电压,保障了STATCOM的安全性和可靠性。.本项目的研究成果发表了SCI论文4篇,EI重要核心论文1篇,授权发明专利1项,获江苏省自然科学技术二等奖1项,培养1名博士和4名硕士。研究成果为星形 CHB STATCOM 的负序电流补偿方法形成一套较为完备的分析、设计和控制方法,为中高压 STATCOM 支撑不平衡电网和补偿不平衡电流提供理论基础和工程技术方案。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.210008
发表时间:2022
期刊:电工技术学报
影响因子:--
作者:陆道荣;魏缪宇;于宇;张钰铭;胡海兵
通讯作者:胡海兵
Startup Control to Eliminate Inrush Current for Star-Connected Cascaded H-Bridge STATCOM
消除星形连接级联 H 桥 STATCOM 浪涌电流的启动控制
DOI:10.1109/tpel.2021.3134278
发表时间:2022-05
期刊:IEEE Transactions on Power Electronics
影响因子:6.7
作者:Daorong Lu;Yu Yu;Miaoyu Wei;Xiang Li;Haibing Hu;Yan Xing
通讯作者:Yan Xing
Time Domain Analysis of Three-Phase Single-Stage AC/DC Resonant Converter Using Numerical Calculation
基于数值计算的三相单级交直流谐振变换器时域分析
DOI:10.1109/tpel.2022.3140547
发表时间:2022-06
期刊:IEEE Transactions on Power Electronics
影响因子:6.7
作者:Xiang Li;Liuniu Guo;Sainan Chen;Tianchen Lang;Daorong Lu;Haibing Hu
通讯作者:Haibing Hu
DOI:10.11985/2022.01.010
发表时间:2022
期刊:电气工程学报
影响因子:--
作者:吴天红;魏缪宇;陆道荣;胡海兵
通讯作者:胡海兵
DOI:--
发表时间:2021
期刊:电力电子技术
影响因子:--
作者:沈奇;陆道荣;胡海兵;于宇
通讯作者:于宇
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