劉 嘉， 劉小寧， 費(fèi) 偉， 陳思明

(1. 中船重工鵬力(南京)新能源科技有限公司，江蘇 南京 211106；2. 中國科學(xué)院強(qiáng)磁場科學(xué)中心， 安徽 合肥 230031)

強(qiáng)磁場鏈?zhǔn)綗o功補(bǔ)償器的均壓與冗余容錯(cuò)研究

劉 嘉1， 劉小寧2， 費(fèi) 偉2， 陳思明2

(1. 中船重工鵬力(南京)新能源科技有限公司，江蘇 南京 211106；2. 中國科學(xué)院強(qiáng)磁場科學(xué)中心， 安徽 合肥 230031)

隨著無功補(bǔ)償裝置的高壓需求，級(jí)聯(lián)拓?fù)浔辉絹碓蕉嗟貞?yīng)用于STATCOM中，然而隨著鏈節(jié)單元的增加，系統(tǒng)的復(fù)雜度以及故障率也隨之提高，同時(shí)各鏈節(jié)直流側(cè)電壓的平衡也一直都是鏈?zhǔn)絊TATCOM研究的熱門問題。本文基于上述問題，針對(duì)在研的強(qiáng)磁場超導(dǎo)磁體電源無功補(bǔ)償方案，提出一種上層均壓控制策略，實(shí)現(xiàn)STATCOM系統(tǒng)的鏈節(jié)均壓；并將高壓變頻領(lǐng)域中性點(diǎn)偏移技術(shù)引入STATCOM系統(tǒng)中，故障時(shí)系統(tǒng)通過更改電壓外環(huán)控制策略，實(shí)現(xiàn)輸出三相電壓的中性點(diǎn)偏移，直接提高了鏈節(jié)單元的利用率。最后通過仿真驗(yàn)證了本文所提出的均壓策略以及中性點(diǎn)偏移容錯(cuò)方法是正確有效的。

無功補(bǔ)償; 均壓控制; 超導(dǎo)電源; 中性點(diǎn)偏移; 冗余容錯(cuò)

1 引言

我國“十一五”重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目——強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)裝置項(xiàng)目已經(jīng)開工建設(shè),建成后我國將與美國、法國、荷蘭、日本并列成為世界五大穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場科學(xué)中心之一[1]。電源是穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)裝置的關(guān)鍵子系統(tǒng)，強(qiáng)磁場裝置供電方案中，因其電源系統(tǒng)的容量較大，所以一般直接由110kV電壓等級(jí)專線供電。主變壓器將110kV電壓等級(jí)降低為10kV，由于負(fù)載為超導(dǎo)磁體，運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的無功[2]，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量，需要加裝無功補(bǔ)償裝置以平穩(wěn)網(wǎng)側(cè)電壓[3,4]。

本文基于強(qiáng)磁場電源無功補(bǔ)償裝置的性能要求，對(duì)強(qiáng)磁場電源裝置進(jìn)行初步分析，使用STATCOM裝置為強(qiáng)磁場電源提供無功補(bǔ)償。在此基礎(chǔ)上針對(duì)目前STATCOM中存在的均壓問題與容錯(cuò)運(yùn)行問題進(jìn)行前期研究，使用上層均壓控制方法，實(shí)現(xiàn)了STATCOM系統(tǒng)的鏈節(jié)均壓，并將高壓變頻領(lǐng)域中性點(diǎn)偏移技術(shù)引入STATCOM系統(tǒng)中，故障時(shí)系統(tǒng)通過更改電壓外環(huán)控制策略，實(shí)現(xiàn)單元故障后系統(tǒng)僅需旁路故障鏈節(jié)，而不需要旁路非故障相同位置鏈節(jié)，直接提高了鏈節(jié)單元的利用率。最后通過仿真驗(yàn)證本文所提出的均壓與容錯(cuò)方法是正確有效的。

2 強(qiáng)磁場超導(dǎo)磁體主電路分析

穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場電源總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1(a)所示。其中外超導(dǎo)磁體12脈波整流器使用三相雙反星型整流方案，如圖1(b)所示。其整流變壓器的接法為Δ/Y/Y，變壓器原邊線電壓10kV、副邊相電壓380V，短路阻抗為5%，原邊容量約200kVA，副邊容量約280kVA。兩支濾波電感Lp1=Lp2=25μH，同時(shí)兩電感兼有平衡作用，作為一平衡電抗器，通8kA電流不飽和；濾波電容量C1=C2=4.4F。作為該電源的負(fù)載，超導(dǎo)磁體的電感量約為1.03H，電源系統(tǒng)距離負(fù)載約15m。

圖1 穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場電源系統(tǒng)Fig.1 Steady strong magnetic power system

由于穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場電源的負(fù)載為超導(dǎo)磁體，運(yùn)行中系統(tǒng)可能長時(shí)間處于深控狀態(tài)，導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生大量的無功，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的穩(wěn)定。目前針對(duì)強(qiáng)磁場電源系統(tǒng)的無功補(bǔ)償方案多集中于傳統(tǒng)的SVC裝置，但是由于補(bǔ)償容量大，傳統(tǒng)SVC裝置的成本較高，且占地面積已經(jīng)超過電源大廳的容納面積。多年來，電力工作者已達(dá)成共識(shí)：提高電網(wǎng)的安全運(yùn)行水平和電能質(zhì)量，除電網(wǎng)結(jié)構(gòu)本身要合理外，還必須要有先進(jìn)的調(diào)節(jié)控制手段[5]。電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行在很大程度上取決于其“可控度”。近年來高壓大功率的門極可關(guān)斷晶閘管 GTO 的出現(xiàn)極大推動(dòng)了STATCOM的開發(fā)與應(yīng)用,使用STATCOM實(shí)現(xiàn)強(qiáng)磁場裝置的無功補(bǔ)償不失為一種較好的選擇?？紤]強(qiáng)磁場無功補(bǔ)償裝置的大容量的特點(diǎn)，以及鏈?zhǔn)絊TATCOM的低壓器件通過階梯波疊加得到高壓輸出的特性，本文將鏈?zhǔn)絊TATCOM置于10kV電網(wǎng)母線處，減小STATCOM注入電流。

但是自從F.Z.Peng首次提出鏈?zhǔn)酵負(fù)銼TATCOM以來，直流側(cè)均壓問題就被明確提出，且一直都是研究熱點(diǎn)[6]。同時(shí)鏈節(jié)的增多不僅給控制器的設(shè)計(jì)帶來了不便，還增加了系統(tǒng)出現(xiàn)故障的幾率。所以本文針對(duì)鏈?zhǔn)絊TATCOM的故障容錯(cuò)與均壓控制進(jìn)行了前期研究。

3 鏈?zhǔn)絊TATCOM直流側(cè)均壓控制

目前針對(duì)級(jí)聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的均壓控制主要集中于硬件方法、上層控制與底層控制[7]。本文采用上層控制法實(shí)現(xiàn)鏈節(jié)間的均壓控制，針對(duì)上層控制不影響系統(tǒng)的外環(huán)電壓穩(wěn)定性，但可調(diào)節(jié)相間電壓平衡的特點(diǎn)，通過調(diào)節(jié)鏈節(jié)單元吸收的有功功率，實(shí)現(xiàn)各模塊電容直流電壓均衡[8]。

3.1 電壓外環(huán)控制

電壓外環(huán)的目的是使H橋的實(shí)際直流電壓達(dá)到設(shè)定電壓指令值。采用PI調(diào)節(jié)器可構(gòu)造電壓外環(huán)控制器，其控制框圖如圖2所示。其中，Udc為直流側(cè)電容電壓值，Udc_ref為直流側(cè)電壓設(shè)定值，兩者之差經(jīng)PI控制器得到調(diào)節(jié)信號(hào)id，然后通過前饋解耦指令電壓信號(hào)實(shí)現(xiàn)直流側(cè)電壓控制[9]。

圖2 電壓外環(huán)控制器Fig.2 Control structure of voltage loop

3.2 鏈節(jié)均壓控制

有功功率差異是造成各H橋直流電壓不平衡的根本原因，因此只需適當(dāng)調(diào)節(jié)各個(gè)H橋的d軸控制電壓，即可實(shí)現(xiàn)直流側(cè)電壓平衡。

取STATCOM系統(tǒng)A相作輸出矢量分析，如圖3所示。矢量OX記為Ucon，為STATCOM的 A相輸出電壓矢量；矢量OP為前N-1個(gè)鏈節(jié)整體輸出電壓矢量，記為Ur1；矢量PX即為第N個(gè)鏈節(jié)輸出電壓矢量Ur2，Ur1與Ur2交匯于P點(diǎn)，弧AB左側(cè)為N-1鏈節(jié)輸出電壓矢量范圍，弧CD為N號(hào)鏈節(jié)的輸出電壓矢量范圍。陰影部分為弧AB與弧CD重疊區(qū)域，因此當(dāng)P點(diǎn)位于圖中陰影區(qū)域才能輸出合成矢量Ucon[10]。

圖3 單相鏈節(jié)矢量分解模型Fig.3 Single-phase chain link vector decomposition

因?yàn)檎{(diào)制信號(hào)死區(qū)延時(shí)與電路等效電阻等影響會(huì)導(dǎo)致H橋模塊損耗一些有功能量，并造成各模塊間的差壓[11,12]，STATCOM正常工作時(shí)為了保證H橋直流側(cè)電容電壓的穩(wěn)定，必須從電網(wǎng)吸收相應(yīng)的有功功率。其吸收功率為：

(1)

式中，θ為Ucon與Is之間的夾角。

為了保證STATCOM工作時(shí)鏈節(jié)可以從電網(wǎng)吸收有功功率，P點(diǎn)的取值范圍為如圖4所示的陰影位置。此時(shí)通過對(duì)鏈節(jié)調(diào)制信號(hào)疊加與Is同相的矢量，改變各鏈節(jié)輸出電壓矢量，從而控制各鏈節(jié)吸收有功功率的大小，實(shí)現(xiàn)各模塊的均壓調(diào)節(jié)。

圖4 電壓矢量疊加分析Fig.4 Vector analysis of power voltage vector

STATCOM系統(tǒng)未疊加分量前A相鏈節(jié)輸出電壓矢量Ucon為直線，其調(diào)制比M與調(diào)制角δ為：

(2)

(3)

進(jìn)而可得：

(4)

(5)

基于上述兩個(gè)鏈節(jié)的功率調(diào)節(jié)方法，分析拓展至3鏈節(jié)，可得如圖5所示的鏈節(jié)矢量疊加示意圖。

圖5 單相鏈節(jié)矢量疊加示意圖Fig.5 Single-phase chain link vector superimposed schematic

綜上所述，本文所述的三相鏈?zhǔn)絊TATCOM控制框圖如圖6所示。

圖6 STATCOM控制框圖Fig.6 STATCOM control block diagram

4 鏈?zhǔn)絊TATCOM冗余容錯(cuò)技術(shù)

鏈?zhǔn)絊TATCOM由于采用鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，隨著鏈節(jié)單元的增多，系統(tǒng)發(fā)生故障概率隨之增大。常規(guī)的容錯(cuò)運(yùn)行方法在旁路故障鏈節(jié)的同時(shí)需要旁路其他相同位置的鏈節(jié)[13]，以實(shí)現(xiàn)逆變器運(yùn)行于對(duì)稱工況，這樣導(dǎo)致STATCOM器件利用率較低；同時(shí)，由于輸出電平的降低，STATCOM系統(tǒng)的補(bǔ)償容量也進(jìn)而降低，高壓變頻領(lǐng)域的鏈?zhǔn)侥孀兤鞫嗖捎媒涣髂妇€能量交換法實(shí)現(xiàn)鏈節(jié)間的電容均壓，其鏈節(jié)電壓難以更改，本文采用的有功分量疊加方法雖然可以根據(jù)切除鏈節(jié)信息，實(shí)時(shí)更改故障相鏈節(jié)直流側(cè)電壓，但是這導(dǎo)致了直流側(cè)電容元件選型成本的增大。

4.1 中性點(diǎn)偏移技術(shù)

由于鏈?zhǔn)叫切屯負(fù)涞闹行渣c(diǎn)O可以不與電網(wǎng)中心點(diǎn)(即電網(wǎng)N線)相連，其中心點(diǎn)是浮動(dòng)的，因此鏈?zhǔn)侥孀兤鬟\(yùn)行時(shí)，中心點(diǎn)可以偏離電網(wǎng)中心點(diǎn)，表現(xiàn)為輸出三相相電壓不對(duì)稱，但通過調(diào)整相電壓的相位可以得到三相平衡的負(fù)載線電壓。這樣的調(diào)整方式，相當(dāng)于故障后在各相剩余單元輸出的不對(duì)稱電壓上共同疊加一個(gè)零序分量，以合成三相對(duì)稱的線電壓。由于兩個(gè)中點(diǎn)不直接連接，因此該線電壓可以保證相對(duì)于電網(wǎng)中性點(diǎn)產(chǎn)生對(duì)稱的相電壓，從而使得STATCOM穩(wěn)定運(yùn)行。中性點(diǎn)偏移技術(shù)原理如圖7所示[14-16]。

圖7 中性點(diǎn)偏移技術(shù)原理圖Fig.7 Neutral point shift technology schematic

圖7中O為電網(wǎng)中心點(diǎn)，O′為逆變器中心點(diǎn)，正常運(yùn)行時(shí)鏈?zhǔn)侥孀兤鬏敵鱿嚯妷号c線電壓關(guān)系如圖7中ABC三角形所示。當(dāng)發(fā)生故障后，各相非故障鏈節(jié)相對(duì)于逆變器中心點(diǎn)輸出電壓幅值為|Va′|、|Vb′|和|Vc′|，如果三相輸出相角差仍為120°，則三相輸出電壓相對(duì)于電網(wǎng)中心點(diǎn)O不對(duì)稱，通過改變輸出各相電壓的輸出相角，對(duì)逆變器輸出電壓的中心點(diǎn)適當(dāng)調(diào)整，如圖7三角形A′B′C′所示。此時(shí)ABC三相電壓相角不再是120°，各相相對(duì)于逆變器中心點(diǎn)的電壓是非對(duì)稱的，但是輸出的線電壓仍是三相對(duì)稱的，即逆變器的輸出電壓相對(duì)于電網(wǎng)中性

點(diǎn)而言為三相對(duì)稱的相電壓，因此可以保證STATCOM系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

4.2 故障后鏈節(jié)均壓調(diào)制策略

由于三相電壓的耦合特性[17]，電壓外環(huán)控制器對(duì)三相不平衡系統(tǒng)具有抑制作用，具體表現(xiàn)為STATCOM的鏈節(jié)發(fā)生故障時(shí)，故障相非故障鏈節(jié)電壓升高，非故障相鏈節(jié)電壓不變，系統(tǒng)三相電壓對(duì)稱，直流側(cè)總電壓在電壓外環(huán)的控制下保持恒定，進(jìn)而導(dǎo)致鏈?zhǔn)侥孀兤鞯闹行渣c(diǎn)無法按照指令偏移角完成中性點(diǎn)偏移。

為了消除電壓外環(huán)控制器的三相不平衡電壓抑制作用，本文設(shè)計(jì)了在發(fā)生故障后修正外環(huán)電壓的控制器，，修正后的控制策略如圖8所示。圖8中調(diào)整后的均壓控制策略中PI控制器輸出幅值寬度需要適量放大，以抑制逆變器三相耦合特性的影響。

圖8 調(diào)整后的相間均壓控制器Fig.8 Phase equalizing controller after adjustment

5 仿真驗(yàn)證

本文的疊加有功分量均壓策略能否有效運(yùn)行，是STATCOM系統(tǒng)能夠正常工作的前提；中性點(diǎn)偏移技術(shù)實(shí)現(xiàn)的STATCOM鏈節(jié)容錯(cuò)技術(shù)是否能夠獨(dú)立運(yùn)行，是保障STATCOM系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵。為了驗(yàn)證其正確性，本文利用PSCAD/EMTDC搭建仿真7H橋鏈?zhǔn)絊TATCOM仿真模型。仿真模型主電路參數(shù)如表1所示。

仿真運(yùn)行一段時(shí)間后，模擬鏈節(jié)故障，切除A相6、7號(hào)鏈節(jié)，經(jīng)過計(jì)算其中性點(diǎn)偏移相角如圖9所示。

考慮鏈節(jié)數(shù)較多，仿真僅針對(duì)單相鏈節(jié)電容電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)。鏈?zhǔn)絊TATCOM系統(tǒng)在0～1s內(nèi)正常工作，仿真運(yùn)行到1s時(shí)，A相6、7鏈節(jié)發(fā)生故障，系統(tǒng)將其旁路，此時(shí)A相鏈節(jié)數(shù)為5個(gè)，B、C相鏈節(jié)

表1 仿真參數(shù)Tab.1 Simulation parameters

數(shù)為7個(gè)，變流單元輸出三相電壓不對(duì)稱，通過改造電壓外環(huán)控制器，實(shí)現(xiàn)三相電壓的不平衡控制，仿真結(jié)果如圖10所示。

圖9 中性點(diǎn)偏移相角Fig.9 Neutral point offset phase angle

圖10 均壓控制仿真圖Fig.10 Equalizing control simulation

從圖10(a)可以看出，在改造后的控制器的控制下，A相電壓直流側(cè)電壓下降并穩(wěn)定在13kV，非故障鏈節(jié)電壓穩(wěn)定在2.6kV，兩個(gè)故障鏈節(jié)由于并聯(lián)損耗電壓呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，系統(tǒng)功率因數(shù)由0.9997降低至0.9985，系統(tǒng)容錯(cuò)運(yùn)行的補(bǔ)償效果較好。圖10(d)給出了中性點(diǎn)偏移前后逆變器輸出三相相對(duì)電網(wǎng)中性點(diǎn)電壓波形，從圖中可以明顯看出故障前電網(wǎng)輸出三相對(duì)稱的相電壓，故障后系統(tǒng)改變移相角，實(shí)現(xiàn)中性點(diǎn)偏移，雖然由于中性點(diǎn)的浮動(dòng)，逆變器的輸出電壓相對(duì)電網(wǎng)中心點(diǎn)存在高頻諧波分量，但是總體而言輸出的電壓相對(duì)電網(wǎng)中性點(diǎn)仍為三相對(duì)稱。

6 結(jié)論

鏈?zhǔn)絊TATCOM可以將H橋變流單元級(jí)聯(lián)以實(shí)現(xiàn)低壓器件的高壓運(yùn)行，是穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場無功補(bǔ)償裝置的適宜選擇，但是由于鏈節(jié)的增多，鏈節(jié)均壓問題以及容錯(cuò)運(yùn)行問題為鏈?zhǔn)絊TATCOM的實(shí)際應(yīng)用帶來了困擾。本文首先基于穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場電源的特性進(jìn)行分析，使用疊加矢量的上層均壓控制方法，在保證裝置鏈節(jié)總電壓平穩(wěn)的基礎(chǔ)上，通過在指令電壓信號(hào)上疊加與變流器同相位的有功分量實(shí)現(xiàn)各鏈節(jié)的均壓調(diào)節(jié)。然后針對(duì)鏈節(jié)增多帶來的系統(tǒng)故障率提升，引入高壓變頻領(lǐng)域的中性點(diǎn)偏移技術(shù)，保證系統(tǒng)在旁路故障鏈節(jié)后輸出相對(duì)于電網(wǎng)中性點(diǎn)三相對(duì)稱的相電壓。

本文對(duì)鏈?zhǔn)絊TATCOM的鏈節(jié)均壓控制方法與鏈節(jié)故障容錯(cuò)運(yùn)行方法進(jìn)行了詳細(xì)闡述，并通過仿真驗(yàn)證了方法的合理性。通過本文的前期驗(yàn)證工作，為正在設(shè)計(jì)的強(qiáng)磁場無功補(bǔ)償裝置提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

[1] 國家發(fā)改委批復(fù)“強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)裝置”立項(xiàng)建議書 (National Development and Reform Commission approved the ‘Strong Magnetic Field Experimental Device’ project proposal) [J]. 中國基礎(chǔ)科學(xué) (China Basic Science), 2007, (2): 40-42.

[2] 付蔚, 劉小寧, 李俊 (Fu Wei, Liu Xiaoning, Li Jun). 2.5V/18kA超導(dǎo)磁體模型線圈電源設(shè)計(jì)(Design of 2.5V/18kA superconducting magnet model coil power supply) [J]. 電力電子技術(shù)(Power Electronics), 2012, 46(2): 10-12.

[3] 王磊, 劉小寧 (Wang Lei, Liu Xiaoning). 穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場電源直流有源濾波器研究 (Analysis of DC active filter for high magnetic field stable power supply) [J]. 核聚變與等離子體物理 (Nuclear Fusion and Plasma Physics), 2008, 28(3): 252-256.

[4] S R Naidu, R H Lasseter. A study of composite resonance in AC/DC converters [J]. IEEE Transactions on Power Delivery, 2003, 18(3): 1060-1065.

[5] P F Zheng, Jih-Sheng Lai, J W McKeever. A multilevel voltage-source inverter with separate DC sources for static VAR generation [J]. IEEE Transactions on Industry Applications, 1996, 32(5): 1130-1138.

[6] 劉文華,梁旭,姜齊榮 (Liu Wenhua, Liang Xu, Jiang Qirong). 采用GTO 逆變器的±20Mvar STATCOM (Development of ±20Mvar STATCOM employing GTO inverter) [J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化 (Automation of Electric Power Systems), 2000, 24(23): 19-23.

[7] 劉釗,劉邦銀,段善旭,等 (Liu Zhao, Liu Bangyin, Duan Shanxu, et al.). 鏈?zhǔn)届o止同步補(bǔ)償器的直流電容電壓平衡控制 (DC capacitor voltage balancing control for cascade multilevel STATCOM) [J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)(Proceedings of the CSEE), 2009, 29(30): 7-12.

[8] 江道灼, 張振華 (Jiang Daozhuo, Zhang Zhenhua). 單相H橋級(jí)聯(lián)靜止同步補(bǔ)償器反饋線性化解耦控制 (Control scheme of decoupled state feedback linearization of single-phase H-bridge cascaded STATCOM) [J]．電網(wǎng)技術(shù) (Power System Technology)，2011，35(11)：74-79．

[9] 龔錦霞, 盧婧婧, 解大, 等 (Gong Jinxia，Lu Jingjing，Xie Da，et al.). 一種新型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器的控制算法(Control strategy for dynamic var compensation) [J]. 電力自動(dòng)化設(shè)備 (Electric Power Automation Equipment)，2009, 29(5): 89-93.

[10] 田桂珍，王生鐵，劉廣忱，等 (Tian Guizhen, Wang Shengtie, Liu Guangchen，et al.). 采用STATCOM改善籠型機(jī)風(fēng)電場性能的機(jī)理分析與實(shí)驗(yàn)研究(Mechanism analysis and experimental research on improving performance of wind farm with squirrel-cage induction generators by STATCOM) [J]. 電網(wǎng)技術(shù) (Power System Technology), 2013, 37(7): 1971-1976.

[11] Han C, Yang Z, Chen B, et al. Evaluation of cascade multilevel converter based STATCOM for arc fumace flicker mitigation [J]. IEEE Transactions on Industry Applications, 2007, 43 (2): 378-385.

[12] 胡應(yīng)宏, 任佳佳, 申科, 等 (Hu Yinghong, Ren Jiajia, Shen Ke, et al.). 基于電壓冗余狀態(tài)的鏈?zhǔn)絊TATCOM直流側(cè)電容電壓平衡控制策略 (Balancing control of DC capacitor voltage for cascaded H-bridge STATCOM based on voltage redundant states) [J]. 電力自動(dòng)化設(shè)備(Electric Power Automation Equipment), 2011, 31(11): 33-36.

[13] 楊振宇, 許勝, 許杏桃 (Yang Zhenyu，Xu Sheng，Xu Xingtao). 高壓大容量D-STATCOM 主電路的比較與分析 (Comparison and analysis of high-voltage large-capacity D-STATCOM main circuit) [J]. 電力自動(dòng)化設(shè)備 (Electric Power Automation Equipment), 2011, 31(6): 50-55.

[14] 衛(wèi)三民, 劉叢偉, 孫旭東, 等 (Wei Sanmin，Liu Congwei，Sun Xudong，et al．). 串聯(lián)H 橋多電平變頻器單元故障時(shí)的控制方法(Control of cascaded H-bridge multi-level inverters in fault) [J]. 清華大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版 (Journal of Tsinghua University：Science & Technology), 2003, 43(3): 369-372.

[15] 王旭, 臧義, 徐彬, 等 (Wang Xu, Zang Yi, Xu Bin, et al.).基于開關(guān)管的級(jí)聯(lián)H 橋逆變器故障處理辦法 (Research on switch-based control method for cascaded H-bridge inverter failures) [J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào) (Proceedings of the CSEE), 2007, 27(7): 76-81.

[16] D Soto, R Pena, P Wheeler. Decoupled control of capacitor voltages in a PWM cascade StatCom [A]. IEEE Power Electronics Specialists Conference [C]. 2008. 1384-1389.

[17] 李洪珠，王旭生，陳淑涵，等 (Li Hongzhu, Wang Xusheng, Chen Shuhan, et al.). 一種新型電壓均衡方法在串聯(lián)儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用(Novel voltage balancing charger for series-connected energy storage system) [J]. 電工電能新技術(shù)(Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy), 2014, 33(7): 77-80.

Strong magnetic chain STATCOM equalizing with redundant fault-tolerant research

LIU Jia1, LIU Xiao-ning2, FEI Wei2, CHEN Si-ming2

(1. CSIC Pride (Nanjing) New Energy Technology Co. Ltd., Nanjing 211106, China;2. High Magnetic Field Laboratory, Chinese Academy of Sciences, Hefei 230031, China)

With the requirements of high-voltage reactive power compensation device cascaded topology is more and more used in cascade STATCOM. However, with the number of units increases, the complexity of the system and the failure rate is also increased, while voltage balancing of each DC section also has been a hot research issue of STATCOM. Based on the above problem, a control scheme is proposed for a strong magnetic field superconducting reactive power compensation scheme in research. The neutral point offset technology of high voltage inverter is introduced in the STATCOM to achieve the neutral point offset in three phase voltage and to increase the utilization of the chain units. Finally, simulation verifies that the equalizing of the neutral point offset tolerant strategy is effective and correct.

reactive power compensation; equalizing control; superconducting power; neutral point offset; redundant

2015-04-30

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目 (50977086)

劉 嘉(1989-)， 男， 江蘇籍， 助理工程師， 碩士， 研究方向?yàn)橹C波抑制與無功補(bǔ)償； 劉小寧(1962-)， 男， 安徽籍， 研究員， 碩士， 研究方向?yàn)楦吖β示圩冸娫础?/p>

TL62+9

A

1003-3076(2016)09-0014-07