链式静止同步补偿器主电路及控制策略研究

摘要

随着我国输电容量和负荷的不断增大，地区动态无功明显不足，由于无功不能远距离大容量传输，研制高压大容量的无功补偿装置对我国电网的发展具有重要意义。作为FACTS家族的重要成员，基于VSC技术、PWM技术和多电平换流器技术的链式STATCOM因响应速度快、谐波特性好、补偿电流不受系统电压影响等优点，在高压大容量无功补偿领域得到了广泛的应用。本文的主要内容如下：
　　 (1)建立了链式STATCOM在三相静止坐标系和两相同步旋转坐标系下的暂态数学模型，包括高频开关函数模型和低频动态模型，利用瞬时功率理论分析了它与交流系统之间的功率交换问题。
　　 (2)研究了链式STATCOM的主电路结构和参数选择问题，包括连接方式、连接电抗器、直流电容器、级联HBI数目、电力电子开关器件等，并给出了选择过程中需要重点考虑的因素。
　　 (3在链式STATCOM暂态数学模型的基础上，讨论了链式STATCOM的分层控制问题，设计了链式STATCOM的装置级控制器，其中电流内环采用有功无功解耦控制，功率外环采用逆系统和PI控制相结合的控制方式。
　　 (4)研究了链式STATCOM的直流电容电压平衡问题，指出了CPS-PWM和脉冲循环换位并不能真正实现链式STATCOM直流电容电压平衡，并提出了基于改进CPS-SPWM的直流电容电压平衡控制方法，给出了具体的实现步骤，并通过PSCAD/EMTDC中的仿真算例进行了有效性验证。