靜止無功補償器電壓調節器仿真與實驗研究

2020-12-05 電子產品世界

摘要：為了達到調節靜止無功補償器對所連接母線電壓的目的，針對靜止無功補償器(SVC)電壓調節器採用線性PID控制策略的限制，設計了基於電壓差值加權控制策略的電壓調節器。該加權控制策略採用了三部分傳遞函數計算SVC裝置等效電納，並通過電路仿真模型驗證算法並進行諧波分析。通過閉環的物理-數字仿真系統對所設計的電壓調節器進行功能測試和研究。仿真結果表明該方法的有效性。
關鍵詞：靜止無功補償器；加權控制策略；諧波分析；電壓調節

0 引言
隨著我國經濟的發展和各種新型電力設備的應用，電網負荷急劇增大，感性無功也不斷增加。尤其是衝擊負荷、非線性負荷容量的持續增長，加上普遍應用的電力電子和微電子技術，使得電網發生電壓波形畸變，電壓波動閃變和三相不平衡等，造成電能質量降低，網絡損耗增加等不良影響。在輸電系統安裝並聯動態無功補償裝置，是提高輸電系統傳輸能力，提高電力系統暫態穩定性，改善系統動態性能，阻尼電力系統振蕩的有效手段。
為了提高現代電力系統的動態穩定極限和提供更好的潮流控制，人們引入了柔性交流輸電(FACTS)技術。隨著FACTS技術的廣泛應用和發展，孕育了許多基於FACTS的產品，基於晶閘管控制電抗器(TCR)的靜止無功補償器(StaticVarCompensator)就是實際應用最廣泛的一種。SVC的重要作用是實現平穩的電壓控制、無功功率補償、改善電網電壓不平衡度、抑制電壓閃變等。
SVC電壓調節器的主要作用是處理測量到的系統變量，產生一個與補償所需無功功率成正比的輸出信號。電壓調節器可根據SVC的具體應用，採用不同的控制變量和傳遞函數來實現。現今用於實際輸電系統無功補償的SVC裝置電壓控制器大多採用的是線性PID控制器，但其只能對測量的電壓與參考值電壓的差進行控制。對調節期間的電壓暫態響應無能為力，改變任何參數只能改變某一性能指標，比如響應時間、超調量等。
本文提出一種採用閉環PI調節與其他加權控制策略的電壓調節器綜合控制策略，通過將三部分不同的傳遞函數組合起來，一部分為閉環PI調節，另外兩部分傳遞函數類似於超前滯後調節策略。最後通過仿真和實驗研究算法有效性。

1 SVC電壓調節器工作原理設計
SVC電壓調節器的主要作用是處理測量到的系統變量，產生一個與補償所需無功功率成正比的輸出信號。電壓調節器可根據SVC的具體應用，採用不同的控制變量和傳遞函數來實現。
電壓調節器的PI型調節器的傳遞函數如下：

式中：KV為電壓凋節器的穩態增益；TV為電壓調節器的積分時間常數。KV和TV具體數據在對整個系統進行仿真優化後確定。
電壓調節器的作用過程可描述為：將測量所得到的控制變量與參考信號Vref相比較，然後將誤差信號輸入到控制器的傳遞函數，控制器輸出一個標么值電納Bref相比較，這個信號的大小應可以使控制誤差減小，並達到穩態誤差為零，然後電納信號Bref被傳送到觸發脈衝發生電路。SVC電壓調節器與SVC控制系統的原理圖如圖1所示。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/193044.htm

pid控制相關文章:pid控制原理

pid控制器相關文章:pid控制器原理

相關焦點

  • 抽屜式/櫃體式靜止無功發生器無功補償裝置
    4 安科瑞抽屜式靜止無功發生器工作原理4.1 ANSVG 模塊工作原理靜止無功發生器是一種用於動態補償無功的新型電力電子裝置。靜止無功發生器的基本原理如圖2-10 所示：檢測補償對象的電壓和電流，經指令電流運算電路計算得出補償電流的指令信號，該信號經補償電流發生電路放大，得出補償電流，補償電流與負載電流中要補償的無功電流抵消，終得到期望的電源電流，其應用可克服LC 補償器等傳統的無功補償器響應速度慢、補償效果不能控制、容易與電網發生並聯諧振和投切震蕩等缺點。
  • 光伏發電系統併網運行PCC電壓跌落補償研究
    摘要：以光伏發電系統公共耦合點(PCC)電壓跌落為研究對象，從電力系統功率傳輸理論的角度分析了光伏發電系統PCC電壓跌落的電壓補償原理，併網逆變器通過無功功率對PCC電壓跌落進行補償，提出基於瞬時電壓幅值的動態無功電流電壓跌落補償策略
  • ANSVG安科瑞靜止無功補償櫃(模塊)介紹
    安科瑞 陳玉茹、彭峰供稿1.工作原理靜止無功發生器是一種用於補償無功的新型電力電子裝置，它能對大小變化的無功以及負序進行快速和連續的補償，其應用可克服LC補償器等傳統的無功補償器響應速度慢、補償效果不能精確控制、容易與電網發生並聯諧振和投切震蕩等缺點。
  • SPWM波控制逆變器雙閉環PID調節器的建模與仿真
    在這些指標中對輸出電壓的THD要求比較高，對於三相逆變器，一般要求阻性負載滿載時THD小於2%,非線性滿載(整流性負載)的THD小於5%.這些指標與逆變器的控制策略息息相關。文中主要介紹如何建立電壓雙環SPWM逆變器的數學模型，並採用電壓有效值外環和電壓瞬時值內環進行控制。針對UPS單模塊10 kVA單相電壓型SPWM逆變器進行建模仿真。
  • 儲能系統抑制電網功率振蕩的機理研究
    仿真結果證明ESS抑制同步機電力系統功率振蕩機理分析的正確性。此外，研究結論有助於設計有效的ESS控制策略，以輔助提升電力系統的慣性水平和阻尼能力。功率振蕩發生的機理分析及其抑制方法研究是電力系統分析與控制中的重要問題之一。快速有效地抑制功率振蕩是保證電網安全、穩定運行的前提條件。
  • 電壓和電流模式PWM信號產生的直流-直流開關調節器控制
    在電壓模式控制調節器中，PWM信號由施加控制電壓(VC)的一個比較器的輸入和一個產生鋸齒波電壓(Vramp而使)(或「PWM斜坡」)固定頻率的，由時鐘產生，到另一個(圖1)。調製器增益Fm的被定義為導致佔空比從0到100%(FM = D / VC = 1 / Vramp而使).1Figure 2示出了典型的開關調節器的積木去控制電壓的變化。功率級包括一個開關，二極體，電感器，變壓器(用於隔離設計)，和輸入/輸出電容器。這個階段將輸入電壓(VIN)為輸出電壓(VO)。電壓調節器的控制部具有與參考電壓(等於所希望的輸出)上的一個輸入和從另一分壓器輸出一個誤差放大器。
  • 汽車發電機電壓調節器多功能電子測試儀的研究與開
    關鍵詞：汽車發電機；電壓調節器；數據採集；靜態測試0 引言 汽車發電機電壓調節器，是汽車供電系統的一個關鍵部件，其用途是穩定汽車發電機的輸出電壓，使其不受發電機轉速變化和負載變化的影響。 汽車發電機電壓調節器多功能電子測試儀器，是多年來汽車行業不論是電機廠還是維修市場，都急需的電氣性能測試儀器。多功能測試儀以計算機為應用平臺，結合最新的集成器件和電子應用技術，具有測試準確、穩定可靠、操作簡單、智能化程度高的特點，它將替代現有龐大的汽車發電機電壓調節器測試系統，是一項填補國內空白的研究課題。
  • 一種脈衝調頻式飛機交流發電機電壓調節器設計研究
    摘要：本文介紹了一種基於集成電路的脈衝調頻式航空交流發電機電壓調節器的設計方法，給出了具體的硬體電路。該方法可為各種航空交流發電機電壓自動調節的工程實現提供參考。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/129275.htm　　引言　　飛機同步發電機的轉速、負載(負載的大小或功率因素)變化時，其電壓將隨之變化。為保證用電設備的正常工作，就需要通過改變激磁機的激磁電流來調節同步發電機的電壓。
  • 分布式電源併網逆變器控制策略與仿真研究
    針對光伏併網過程中的直流升壓、SPWM波形產生、同步鎖相、逆變併網動態過程、研究了基於電網特點的FIR數字濾波、交流採樣和穩定直流母線電壓的數字PID控制器等技術提出了基於改進MPPT算法的控制策略並進行Simulink動態仿真。
  • 一種新型風電電壓跌落檢測方法的研究
    摘要：隨著風電併網的發展，電網對電能質量的要求越來越嚴格，這就要求風力發電機組具有低電壓穿越(LVRT)能力，首先就突出了如何應對電壓跌落的重要性。根據矢量檢測原理，設計了一種鎖相環(PLL)來檢測電壓跌落。
  • 電子電壓調節器的檢測方法
    (3)搞清電子電壓調節器上各接線端。國產常見電子電壓調節器大多為3個接線端。即：或D+、E+端;F端;或D_、 E-端。其中， 或D+、E+—般與蓄電池的正極相連;F與發電機磁場線圈相連; 或1、E_接地(搭鐵)。對於超過三隻引腳調節器的識別，可先找出上述這三隻主要引腳，然後再通過觀察其與其他電器的連接來確定。
  • 一種交流發電機電壓調節器的設計
    三角波發生器的輸出電壓加在比較放大器A2的同相輸入端。當發電機負載電流減小，端電壓升高時,測量比較電路的電位計W活動觸點A的電位升高,差動放大器A1的輸出電壓UD降低,比較放大器A2輸出的正脈衝寬度增大，使功率管BG2、BG3的導通比下降，激磁機的激磁電流下降,發電機電壓降低,從而使發電機的輸出電壓穩定在額定範圍內;當發電機負載電流增大
  • 多功能汽車發電機電壓調節器靜態測試儀
    關鍵詞：汽車發電機；電壓調節器；靜態測試；數據採集0 引言 汽車發電機電壓調節器是控制汽車發電機發電特性的重要部件。我國生產的電壓調節產品不斷推陳出新，但其檢測手段還很落後，通常是將該產品與汽車發電機組裝在一起，在專用試驗臺上進行動態測試，這種測試手段雖然實時性好，精度高，但整個測試系統龐大、價格昂貴、耗電量大、操作複雜，只有專門的調節器生產企業才具備該測試系統。不管是汽車電壓調節器生產企業，還是發電機廠及汽車維修市場都急需一種測試準確、穩定可靠、操作簡單、價格便宜的電壓調節器靜態測試儀。
  • 利用獨特補償技術駕馭大帶寬電壓反饋運算放大器
    對直流耦合脈衝放大器來說，設計人員要想獲得高壓擺率和低噪聲，通常就必須採用增益帶寬極高、非單位增益穩定的電壓反饋運算放大器。這類運放由於其內部補償電容較低，因此獲得了「非完全補償（decompensated）」的綽號，並可以提高壓擺率，同時，由於其輸入級跨導gm較高，因此可以實現超高增益帶寬，並降低輸入電壓噪聲。
  • 基於EWB的運算放大器仿真教學及應用
    但它對模數電路的混合仿真功能卻十分強大，幾乎100%地仿真出真實電路的結果，並且它在桌面上提供了萬用表、示波器、信號發生器、掃頻儀、邏輯分析儀、數位訊號發生器、邏輯轉換器和電壓表、電流表等儀器儀表。它的界面直觀，易學易用。
  • 基於ADS平臺不對稱Doherty功率放大器的仿真設計
    仿真結果表明，當載波放大器的柵極偏置電壓為2.84V,峰值放大器的柵極偏置電壓為0.85 V並且輸入功率比例為1:2.3,輸出功率為44 dBm時其功率附加效率(PAE)為24.21%,IMD3為-44.46 dBc,和傳統AB類平衡功率放大器相比PAE提高了8.58%,IMD3改善了6.98dBc.
  • 無功補償系統是什麼工作原理,其系統是什麼結構?有什麼作用?
    分層無功平衡的重點是 220kV及以上電壓等級層面的無功平衡，分區就地平衡的重點是110kV及以下配電系統的無功平衡。無功補償配置應根據電網情況，實施分散就地補償與變電站集中補償相結合，電網補償與用戶補償相結合，高壓補償與低壓補償相結合，滿足降損和調壓的需要。無功要在電路中產生電流，這種電流稱之為電感電流。
  • 用於電壓反饋放大器的SPICE運算放大器宏模型的開發
    。然而，很小的I2(約10μA)將使輸入電壓噪聲過大而無法仿真。這將在後面的噪聲分析部分討論。選擇I2=100μA，並使用I1進行補償。Cin1和Cin2是輸入共模電容，Cdiff是差模輸入電容。