链式STATCOM的移相载波PWM调制技术的研究

摘要

随着经济的快速发展和电网规模的不断扩大，大量非线性负荷的投入使用，对电能质量和供电可靠性提出了严格的要求。静止同步补偿器(STATCOM)作为柔性交流输电系统(FACTS)中的重要装置，决定了柔性交流输电系统的主要性能，并已成为世界各国研究的热点。链式结构的STATCOM适用于高压大容量场合，其移相载波技术(CarrierPhase-Shifted SPWM，简称CPS-SPWM)等效开关频率可成倍提高，并且输出电压谐波含量少，也已经广泛应用于工程实践中。
　　本文对自然采样SPWM技术、CPS-SPWM技术和移相载波开关频率优化技术(CPS-SFO-PWM)进行了分析，并总结了其优缺点，提出了一种可提高电压利用率、减少1/3开关频率的优化CPS-SPWM技术。阐述了其原理，对其同相方式和异相方式输出的性能进行了分析总结，设计了链式结构的逆变器实验样机进行理论验证。然后结合无功补偿理论建立了链式STATCOM的仿真模型，对CPS-SPWM技术和优化CPS-SPWM技术的性能进行对比。并总结了常见的直流侧电容电压平衡控制技术的优缺点，提出了一种响应速度更快、稳定性能更好的优化脉冲轮换控制。研制了5个H桥级联的±10kVar链式STATCOM的实验样机，并完成了对所提出的优化CPS-SPWM技术和优化脉冲轮换控制的正确性和可行性的验证。
　　仿真和实验分析都表明:优化CPS-SPWM技术在减少1/3开关频率的前提下，输出的电压谐波特性，STATCOM无功电流THD和系统动、稳态性能等都保持优化前一致的性能，并且直流侧电压利用率可提高1.154倍;与传统脉冲轮换控制比较，优化脉冲轮换控制响应速度更快，稳态性能更好，可以获得更好的STATCOM无功电流，从而验证了所提出的优化CPS-SPWM技术和优化脉冲轮换控制的可行性和优越性。