基于多电流叠加方式实现大容量STATCOM的仿真研究

摘要

随着我国电力网络的深入发展，各研究领域对无功功率的研究日益深入。其中，静止同步无功补偿器（Static Synchronous Compensator，STATCOM）对保证供电可靠性、提高电能质量具有十分重要的意义。而基于多电流叠加方式的STATCOM具有动态响应速度快、输出电流谐波含量低、易于并网等优点，并且适合高压大功率的输电环境，所以这一STATCOM具有重要的学术价值和应用前景。
　　本文首先介绍了STATCOM的研究背景以及电流源型变换器的发展现状。讨论了多级注入式电流源型变换器（Multi-level Current Reinjection Current Source Converter，MLCR-CSC）的拓扑结构和数学模型。本文针对多级变换、软开关和重注入概念，分析了MLCR-CSC理想注入波形特性，阐述了注入电流过零区间能够实现软开关的条件。利用MATLAB/Simulink仿真平台验证了MLCR-CSC在过零关断、消除谐波等工作特性。表明了MLCR-CSC能够有效降低谐波含量和开关频率，提高运行可靠性，适用于高压大功率输电环境。
　　另外，本文对多级注入式电流源型变换器的两种拓扑结构（串联型和并联型）进行了详细介绍。并且以12脉波MLCR-CSC为例，分别讨论了变换器的拓扑结构、控制逻辑关系以及电压电流波形。深入研究了基于多电流叠加方式的STATCOM工作原理和数学模型，选用基于瞬时无功功率理论的电流直接控制检测方法，建立闭环控制系统。利用MATLAB/Simulink搭建仿真模型，结果证明了MLCR-CSC能够实现四象限运行特性，验证了MLCR-CSC型STATCOM能够有效对系统进行无功调节，并且具有良好的动态和稳态特性。与传统电压型STATCOM进行仿真对比分析，结果表明了该结构具有较好的运行可靠性和动态灵敏性。

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第一章 绪论

1 .1 课题研究的背景和意义

1.2 STATCOM的研究现状与发展趋势

1 .3 本文的主要研究内容

第二章 多级注入电流源变换器拓扑结构和数学模型

2 .1 多级变换理论与重注入概念

2 .2 多级注入电流源变换器的拓扑结构

2 .3 多级注入电流源型变换器数学模型

2 .4 本章小结

第三章 多级注入电流源变换器的仿真研究

3.1 MLCR-CSC过零关断仿真研究

3.2 MLCR-CSC谐波消除仿真结果与分析

3 .4 本章小结

第四章 基于多电流叠加方式电流型STATCOM的建模与控制策略

4.1 电流源型STATCOM工作原理

4.2 基于多电流叠加方式的STATCOM的数学模型

4 .3 三相瞬时无功功率理论

4 .4 基于瞬时无功功率理论的电流检测方法

4 .5 控制部分

4 .6 本章小结

第五章 基于多电流叠加方式电流型STATCOM运行的仿真验证

5.1 MATLAB/Simulink介绍

5 .2 仿真分析

5 .3 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

致谢