链式STATCOM调制方式和电容电压平衡控制策略的研究

摘要

随着全球经济和技术的快速发展，电力用户对电能质量的要求也越来越高。为了提高电能质量，实时快速的无功功率补偿是十分必要的。静止同步补偿器(STATCOM)作为一种重要的无功补偿装置，具有广泛研究价值和应用前景。采用链式结构的STATCOM装置具有结构简单、易于模块化实现、谐波特性好等优点。
　　本文将基于载波层叠PWM法中的同相层叠PWM(IPD-PWM)法引入链式STATCOM中，对IPD-PWM法和基于载波相移PWM(PS-PWM)法进行了理论分析，并在MATLAB/Simulink中建立了十一电平链式STATCOM的仿真模型，对两种调制方法进行了仿真分析和对比。为了避免直流侧电容电压不平衡对输出电压谐波含量的影响，在单相十一电平链式逆变器实验平台上对上述两种方法进行了实验验证。
　　直流侧电容电压平衡是链式STATCOM安全可靠运行的重要条件，本文建立了三相链式STATCOM的数学模型，分析了电容电压不平衡现象产生的原因。分析了轮换脉冲平衡控制方法，并对其进行了仿真分析，仿真结果证明了该方法可行有效。针对IPD-PWM调制方法，提出了一种新的直流侧电容电压平衡控制方法，该方法通过分段调节各个链节三角载波的幅值，实现了所有链节的直流侧电容电压平衡。本文对该方法进行了仿真分析，结果证明了该方法的可行性和有效性。
　　本文设计了三相链式STATCOM实验平台的软件程序。在该实验平台上对轮换脉冲法和分段调节三角载波幅值法进行了实验验证，实验结果证明了所提出方法的正确性和有效性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究发展现状

1．2．1 STATCOM的研究现状

1．2．2 主电路拓扑结构

1．2．3 链式STATCOM调制方案

1．2．4 直流侧电容电压平衡控制策略

1．3 主要研究内容

2 链式STATCOM多载波PWM调制方法

2．1 基于载波相移PWM法

2．1．1 基本原理及理论分析

2．1．2 仿真结果及分析

2．2 基于载波层叠PWM法

2．2．1 基本原理及理论分析

2．2．2 仿真结果及分析

2．3 两种调制方法的对比分析

2．4 本章小结

3 基于载波层叠PWM法的直流侧电容电压平衡控制策略

3．1 链式STATCOM直流侧电容电压不平衡原理分析

3．2 链式STATCOM的数学模型

3．3 轮换脉冲法

3．3．1 轮换脉冲法的基本原理

3．3．2 仿真结果及分析

3．4 分段调节三角载波幅值法

3．4．1 分段调节三角载波幅值法的基本原理

3．4．2 仿真结果及分析

3．5 本章小结

4 链式STATCOM系统软件设计方案及实验结果与分析

4．1 链式STATCOM系统软件设计方案

4．1．1 链式STATCOM实验平台结构

4．1．2 链式STATCOM系统软件设计

4．2 多载波PWM调制方法实验结果与分析

4．2．1 实验平台结构

4．2．2 基于载波相移PWM法

4．2．3 基于载波层叠PWM法

4．3 基于IPD-PWM法的直流侧电容电压平衡控制策略实验结果与分析

4．3．1 轮换脉冲法

4．3．2 分段调节三角载波幅值法

4．4 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

附录

在校期间所发表论文