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H桥级联型STATCOM直流侧电压平衡策略研究

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1 绪论

1.1 课题研究的背景与意义(Background and Meaning)

1.2 无功补偿装置的发展概述( Review of Reactive Power Compensation Devices)

1.3 静止同步补偿器的研究现状(The Research of Static Synchronous Compensator)

1.4 本文研究的主要内容(Main Research Contents of The Subject)

2 H桥级联型STATCOM的工作原理与调制策略

2.1 H 桥级联型 STATCOM 的主电路拓扑结构与补偿原理( The Compensation Principle and Structure of STATCOM Based on Cascaded H-bridge)

2.2 H桥单元的的工作状态分析(H-bridge Operating State Analysis)

2.3 H 桥级联型 STATCOM 的调制策略(The Modulation Strategies of STATCOM Based on Cascaded H-bridge)

2.4 本章小结(Conclusion)

3 H桥级联型STATCOM启动过程控制

3.1 STATCOM的启动过程控制(The Starting Control of STATCOM)

3.2 H桥级联型STATCOM预充电过程分析(The Analysis of H-bridge Cascaded STATCOM Startup Process)

3.3 基于H桥级联型STATCOM改进的预充电控制策略(The Improved Pre-charging Control Strategy of STATCOM Based on Cascaded H-bridge)

3.4 仿真分析与实验验证( Simulation Analysis and Experimental Verification)

3.5 本章小结(Conclusion)

4 相内直流侧电压平衡策略研究

4.1 相内直流侧电压不平衡原因分析(The Analysis of Individual DC Voltage Unbalancing Cause)

4.2 相内直流侧电压平衡策略(The Individual DC Voltage Balancing Strategy)

4.3 改进的脉冲轮换直流侧电压平衡策略(Improved Pulse Rotation DC Voltage Balancing Strategy )

4.4 仿真分析与实验验证( Simulation Analysis and Experimental Verification)

4.5 本章小结(Conclusion)

5 相间直流侧电压平衡策略研究

5.1 相间直流侧电压不平衡原因分析( The Analysis of Clustered DC Voltage Unbalancing Cause)

5.2 H 桥级联型 STATCOM 功率模型分析(The Analysis of H-bridge Cascaded STATCOM Power Model)

5.3 相间直流侧电压平衡控制策略(The Strategy of Clustered DC Voltage Balancing control)

5.4 仿真分析与实验验证( Simulation Analysis and Experimental Verification)

5.5 本章小结(Conclusion)

6 总结与展望

参考文献

作者简历

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摘要

H桥级联型 STATCOM具有模块化、易扩展等优点,广泛应用于中高压无功补偿领域。然而由于各 H桥单元直流侧电容相互独立,电容电压难以保持一致,直流侧电压的控制效果直接影响装置交流侧的输出能力,因此实现直流侧电容电压的均衡控制是保证装置正常运行的关键技术之一。
  基于H桥级联型STATCOM的基本结构与补偿原理,对单极倍频载波相移与载波同相层叠调制策略的调制原理与存在的问题进行分析,探讨单极倍频载波相移调制对相内各单元直流侧电压的影响和载波同相层叠调制输出电压的消谐特性。对载波同相层叠调制算法进行简化。
  针对 H桥级联型静止同步补偿器启动过程中预充电阶段存在的直流侧电容升压不足的问题,对采用不控整流方式的预充电过程进行分析,在此基础上,提出一种改进的预充电控制策略。通过仿真与实验验证改进的预充电控制策略的有效性与可行性。
  建立装置的损耗模型,基于此模型进行理论推导,分析影响相内直流侧电压平衡的因素。针对单极倍频载波相移与载波同相层叠调制策略,选取与之适用的相内直流侧电压平衡策略,对两种平衡策略的控制原理进行阐述,分析其各自存在的局限性。基于载波同相层叠调制策略提出一种适用于五电平H桥级联型STATCOM改进的脉冲轮换直流侧电压平衡策略。通过仿真与实验对该直流侧电压平衡策略的控制效果与动态性能进行验证。
  针对星形结构级联型STATCOM存在相间直流侧电压不平衡的问题,建立非理想电网条件下装置的功率模型,对装置各相吸收的有功功率进行分析。在此基础上,推导装置注入零序电压与负序电流平衡相间直流侧电压的理论基础,依据两种平衡策略各自特点,将两种平衡策进行组合并推导切换条件。通过仿真与实验在装置三相直流侧电压不平衡度突变的情况下对该相间直流侧电压平衡策略的控制效果与切换条件判别的有效性进行验证。

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