SPWM控制的三电平电压源型STATCOM的研究

摘要

我国能源形式严峻,输电系统的效率提升有很大意义。无功控制对于交流传输系统己经成为一个重要的课题。传统的无功补偿设备有同步调相机、固定容量的电容器、开关控制的并联电抗器等,这些设备可满足一定范围的无功补偿要求,但存在响应速度慢、故障维护困难等缺点,难以满足现代快速控制的要求。STATCOM是一种静止同步无功补偿器,它的容量或感应输出电压能独立于交流系统电压,STATCOM比SVC有着更快速的动态反应,且通常仅需要很小的滤波网络。本文在介绍了课题的基本背景后着重讨论了电压源型STATCOM的基本原理和多电平电路的拓扑结构。文中分析了电压源型STATCOM的基本控制变量,并对其控制原理进行了讨论。文中介绍了常用于电压源型STATCOM的三种多电平主电路拓扑结构,他们分别是:二极管钳位型多电平电路、电容钳位型多电平电路和级联H桥型多电平电路。本文接着对电压源型STATCOM变换器的模型进行了分析,然后介绍了利用多电平技术的三电平二极管钳位的STATCOM主电路拓扑结构。在此基础上进一步介绍了应用于多电平结构的PWM调制方式和控制策略。通过上述分析,设计了应用于三电平二极管钳位电压源型STATCOM的SPWM触发脉冲生成电路和控制电路。接着利用PSCAD仿真软件对基于SPWM控制的三电平二极管钳位电压源型STATCOM进行了仿真和分析。最后,对仿真工作的不足之处和今后需要继续改进的方面进行了一些说明。

目录

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 课题的研究背景和意义

1.1.1 课题背景

1.1.2 课题意义

1.2 电压源型STATCOM 变换器的研究现状与应用前景

1.3 本文的主要结构

第二章 STATCOM 的基本原理与多电平技术

2.1 无功补偿器的发展过程

2.1.1 无功补偿简介

2.1.2 无功补偿装置的发展过程

2.2 STATCOM 的基本原理

2.3 多电平技术的发展

2.3.1 二极管钳位型多电平变换器

2.3.2 飞跨电容型多电平变换器

2.3.3 级联型H 桥多电平变换器

第三章 三电平二极管钳位电压源型变换器在STATCOM 上的应用

3.1 拓扑结构介绍

3.2 STATCOM 的数学模型

3.2.1 引言

3.2.2 STATCOM 建模所需的基础知识

3.2.3 STATCOM 的系统模型的建立

3.3 控制技术介绍

3.4 调制技术介绍

3.4.1 载波PWM 方法

3.4.2 空间矢量PWM 方法

第四章 三电平二极管钳位STATCOM 的设计与仿真

4.1 电路参数设计

4.1.1 主电路参数设计

4.1.2 触发电路参数设计

4.1.3 控制电路参数设计

4.2 仿真分析

4.2.1 仿真工具简介

4.2.2 仿真分析

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

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