模块化多电平STATCOM控制策略研究.pdf
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1、浙江大学硕士学位论文 ( 4 ) 基于瞬时对称分量理论和广义同步旋转坐标变换关系,分析交流系统电 压平衡和电压不平衡时系统的功率平衡关系,分别建立三相静止坐标系和两相同 步旋转坐标系下的换流器低频动态数学模型。为提高不平衡工况下同步相位与瞬 时对称分量的检测精度,提出基于广义同步旋转坐标变换的同步相位检测方案。 该方案既可消除负序分量对锁相性能的影响,又可实现可分量的提取,为不平衡 工况换流器的控制提供了保证。本文另一个研究重点为不平衡工况下模块化多电 平换流器的控制与保护问题,本文提出的不平衡工况下的控制策略可分别实现对 负序电流或者直流侧电容电压波动的进行有效抑制,保障了换流器的正常运行。
2、 ( 5 ) 在对不平衡工况下模块化多电平换流器环流抑制控制器设计方案的讨 论中,本文首先是基于广义同步旋转坐标变换,将不平衡工况下换流器的功率控 制与内部环流控制统一讨论。在保证换流器出口侧的有功功率稳定的前提下,通 过广义同步旋转坐标变换解除了正序和负序网络之间的耦合关系,并将不平衡工 况下的网络分解为正序正序和负序负序网络进行分析,实现了正、负序网络的 独立控制。本文其次是分别根据环流在正序及负序网络的特性,基于广义同步旋 转坐标变换的概念,提出基于前馈交叉解耦的不平衡工况下环流控制器的设计思 路和实现方法。该控制器可在不对称工况下,无需增加桥臂限流电抗即可有效抑 制环流的波动分量。 关
3、键词:静止无功补偿器;模块化多电平换流器;电容均压:环流抑制;状态 反馈解耦控制;故障容错控制;不平衡工况 浙江大学硕士学位论文 A B S T R A C T M u l t i l e v e lc o n v e t e rt o p o l o g yh a sg r e a tp o t e n t i a li nh i g hv o l t a g ea n dl a r g ep o w e r a p p l i c a t i o n s ,c o n s i d e r i n gi t ss i g n i f i c a n tf e a t u r e ss u c
4、 ha sl o w e rs w i t c h i n gs t r e s s ,h i g h e r e f f i c e i n t c y , a n db e t t e ro u t p u tw a v e f o r m s D y n a m i cr e a c t i v ep o w e rc o m p e n s a t i o n b a s e do nS t a t i cS y n c h r o n o u sC o m p e n s a t o r ( S T A T C O M ) p l a y sa na c t i v e r o l
5、ei n e n s u r i n gv o l t a g es t a b i l i t yo fp o w e r l o a dc e n t e r sa n di m p r o v i n gp o w e rq u a l i t y , t h u sh a s i m p o r t a n tr e a l i s t i cm e a n i n ga n de n g i n e e r i n gv a l u e M o d u l a rM u l t i l e v e l C o n v e r t e r ( M M C ) i S1 a s t e
6、s tr e s u l to fM u l t i l e v e lC o n v e r t e rw h i c hp r o v i d e sn e w i d e a sf o rR & D w o r ko fh i g hp o w e rc o n v e r t e LI nt h i sd i s s e r t a t i o n ,t h ec o n t r o ls t r a t e g yo fS T A T C O M b a s e do nM M Ct o p o l o g yi si n v e s t i g a t e db ym e a n
7、so ft h e o r e t i c a la n a l y s i sa n d s i m u l a t i o nv a l i d a t i o n T h em a i nc o n t e s t sa n dr e l a t e dc o n c l u s i o n sa r e 舔f o l l o w s : ( 1 ) B a s e do nt h ea n a l y s i so nt h es t r u c t u r ea n do p e r a t i o np r i n c i p l eo fM M C , T h r e em a
8、i ni m p o r t a n ti s s u e sa r et a k e ni n t od i s c u s s i o nw h i c hi n c l u d e sm o d u l a t i o n s t r a t e g y , c a p a c i t o rv o l t a g eb a l a n c i n g a n d c i r c u l a t i n gc u r r e n t s u p p r e s s i o n A c o m p a r i s i o no fe x i s t i n gm o d u l a t i
9、 o ns t r a t e g i e s s u t i a b l ef o rm u l t i l e v e lc o n v e r t e ri s m a d e ,an o v e lc a p a c i t o rv o l t a g eb a l a n c i n ga l g o r i t h mb a s e do nh i e r a r c h i c a ls o r t i n ga n d r e l a t e do p t i m i z a t i o nh a v eb e e np r e s e n t e d T h ep r o
10、p o s e da l g o r i t h me n s u r e sv o l t a g e b a l a n c i n ga m o n gs u b - m o d u l e sw h i l e r e d u c e ss w i c h i n gf r e q u e n c ya n di m p r o v e s e f f i c i e n yo fM M C A st Oc i r c u l a t i n gc u r r e n ts u p p r e s s i o n ,b A s e do nt h ea n a l y s i so n
11、i t s g e n e r a t i o nm e c h a n i s m ,f e a t u r eo fc i r c u l a t i n gc u r r e n tu n d e rb o t l lp o s i t i v ea n dn e g a t i v e n e t w o r k si si n v e s t i g a t e d A c c o r d i n gt ot h ec o n c e p e to fd e c o u p l e dd o u b l es y n c h r o n i z e d t r a n s f o r
12、 m a t i o n , t h em e t h o do fc i r u c u l a t i n gc u r r e n ts u p p r e s s i o nc o n t r o l l e ri sp r o p o s e d , w h i c he f f i c i e n t l ys u p r r e s e st h ef l u c t u a t i o nw i t h o u ti n c r e a s i n ga r mi n d u c t a n c e ( 2 ) B a s e do nt h eo p e r a t i o
13、np r i n c i p l eo f r e a c t i v ec o m p e n s a t i o n , t h em a t h e m a t i c a l m o d e la n de q u i v a l e n tc i r c u i ta r ec r e a t e df o rS T A T C O Mi nb o 也t h r e ep h a s e c o o r d i n a t e sa n d 由t w op h a s es y n c h r o n o u sc o o r d i n a t e s A st ot h ec o
14、 u p l i n go f 由 c o m p o n e n t , ak i n do fs t a t e f e e d b a c kd e c o u p l e dP Ic o n t r o l l e ri sp r e s e n t e d T h i sc o n t r o l s t r a t e g y C a ne l i m i n a t ec o u p l i n gb e t w e e nmc o m p o n e n t sb yi n t r o d u c i n gd q c o m p o n e n t sf e e d - f
15、o r w a r d ,s i m u l a t i o nr e s u l t sv e r i f yf a s td y n a m i ca n dn o n - s t e a d ye r r o r r e a c t i v ep o w e rt r a c e ( 3 ) C o n s i d e r i n gq u i t el a r g ea m o u n to fs u b - m o d u l e s ( S M s ) u s e d i nM M C t o p o l o g y , a t t e n t i o ni sd r a w no
16、 nt h er e l i a b i l i t yo fo p e r a t i o n B a s e do nt h ea n a l y s i so f e x i s t e df a u l t - t o l e r a n td e s i g nf o rH - b r i d g ec o n v e r t e r s ,an o v e lf a u l t t o l e r a n tc o n t r o l s t r a t e g ys u i t a b l e f o rM M C - b A s e dS T A T C O Mi sp r o
17、 p o s e d A c c o r d i n gt op r o p o s e d s t r a t e g y , a l lr e d u n d a n tS M s a r es e ti nh o ts t a n d - b ys t a t e ,o n c ef a u l tO C C u r S ,r e d u n d a n t 浙江大学硕士学位论文 S M sw i l lr a p i d l yt a k ep l a c eo ft h ef a u l t e dS M s ,t h u se n s u r e st h eS T A T C O
18、 Mu n d e r n o r m a lc o n d i t i o n F u r t h e r m o r e ,a c c o r d i n gt od i f f e r e n tn u m b e ro ff a u l t e dS M s ,c o n t r o l s t r a t e g ya d o p t sd i f f e r e n to b j e e t i v e sw h i c hC a l lg r e a t l yi m p r o v eo p e r a t i n gr a n g eo f S 1 1 芦汀C O M ( 4
19、 ) B a s e do nt h ec o n c e p to fi n s t a n o u ss y m m e t r i c a lc o m p o n e n ta n ds y n c h r o n i z e d t r a n s f o r m a t i o n ,p o w e rb a l a n c er e l a t i o nb e t w e e nt h eA Ca n dD Cs i d eo fM M C a r e a n a l y z e du n d e rb o t hb a l a n c e da n du n b a l a
20、n c e da cv o l t a g ec o n d i t i o n s c o r r e s p o n d i n g l o wf r e q u e n c y d y n a m i cm a t h e m a t i c a lm o d e l s o fM M Ca r ed e v e l o p e di n 由 s y n c h r o n o u sr e f e r e n c ef r a m e I no r d e rt oi n c r e a s ed e t e c t i o na c c u r a c yo fs y n c h r
21、 o n o u s p h a s ea n di n s t a n t a n e o u ss y m m e t r i c a lc o m p o n e n t s ,an o v e ld e t e c t i o nm e t h o db a s e do n t h ec o n c e p to fd e c o u p l e dd o u b l es y n c h r o n i z e dt r a n s f o r m a t i o ni s p r e s e n t e d T h e p r o p o s e dm e t h e dc a
22、l ln o to n l ye l i m i n a t et h ea d v e r s ee f f e c t so fn e g a t i v es e q u e n c e c o m p o n e t s ,b u tr e a l i z es e q u e n c ec o m p o n e n te x t r a c t i o na sw e l l C o n t r o ls t r a t e g yf o r M M Cu n d e ru n b a l a n c e dc o n d i t i o ni sp r o p o s e dw
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