链式STATCOM控制及电容电压平衡策略研究

摘要

随着国家经济和工业技术的飞速发展，现代电力系统的规模不断扩大，电力用户对电能质量也有了越来越高的要求。为了提高电能质量，非常有必要对无功功率进行及时快速的补偿。作为一种重要的无功补偿装置，静止同步补偿器(STATCOM)具有非常广泛的研究价值和应用前景。采用链式结构的STATCOM装置因具有结构简单、模块化实现方便、谐波特性好等优点，而逐渐成为无功补偿领域的研究热点。
　　本文首先分析了STATCOM无功补偿原理，分别对载波相移调制(CPS-SPWM)和阶梯波调制两种调制方法的调制原理进行了详细的介绍，并以8个模块17电平为例对两种调制方法进行了仿真分析，结果表明单极倍频调制可以使等效开关频率提高2N倍，阶梯波调制在同等条件下减少了器件开关的次数，降低了开关损耗。
　　建立三相链式STATCOM的数学模型，研究了在前馈解耦控制方法下，通过构建id，id的电流小闭环，进而控制其直流侧电容电压的平衡性。基于阶梯波调制，提出了一种结合单变量控制的电容电压排序方法，通过对每次采样电压值的大小进行排序，按照排序后模块电压大小分别来确定各个开关器件的导通关断时问，从而达到直流侧电容电压的平衡控制。并对其进行了仿真分析，仿真结果证明了该方法的有效性。
　　搭建了三相链式STATCOM实验样机，完成了软件程序的编写和调试。在该样机上对链式STATCOM的基本性能进行了测试，结果表明系统能获得较好的稳态性能，满足了系统控制的目标。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 STATCOM的研究现状

1.3本文主要研究工作

2多电平链式STATCOM的调制策略

2.1 载波相移正弦脉宽调制（CPS-SPWM）

2.2 阶梯波调制

2.3 载波相移PWM调制与阶梯波调制对比

2.4 本章小结

3 多电平链式STATCOM的控制策略

3.1多电平链式STATCOM的工作原理

3.2基于载波相移调制的控制策略研究

3.3基于载波调制的直流侧电压平衡控制算法

3.4基于阶梯波调制的控制策略研究

3.5基于阶梯波调制的直流侧电压平衡控制算法

3.6本章小结

4 多电平链式STATCOM系统仿真

4.1主电路参数设计

4.2 多电平链式STATCOM的仿真分析

4.3两种电容电压平衡策略的优劣点比较

4.4本章小结

5 多电平链式STATCOM实验系统设计

5.1链式STATCOM实验系统的整体设计

5.2链式STATCOM实验系统硬件电路设计

5.3 链式STATCOM实验系统软件部分

5.4 链式STATCOM实验结果及分析

5.5 本章小结

6总结与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献