Modeling, Control and Experimental Investigation of a Novel DSTATCOM Based on Cascaded H-bridge Multilevel Inverter

摘要

A novel static synchronous compensator for reactive power compensation of distribution system (DSTATCOM) is proposed, based on the cascaded H-bridge multilevel inverter configuration. The mathematical formulation of the multilevel DSTATCOM is presented using state-space representations. A new software phase-locked loop (SPLL) is presented for grid synchronization and the obtained phase angle of the fundamental component of the grid voltage is utilized for deriving the active and reactive power balancing equations of the multilevel DSTATCOM. The proportional-resonant (PR) controller scheme is adopted for the current tracking control of the inverter, and the average dc-link voltage is controlled using a proportional-integral (PI) controller to regulate the active power flow of the DSTATCOM. Besides, the voltage balancing (VB) control among individual H-bridges is achieved by using separate PI regulators to control the difference voltage between the individual dc-link voltage and the average dc-link voltage. The validity of the proposed multilevel DSTATCOM and its control strategies is substantially confirmed by the extensive simulation results and the experimental results from the prototype system.%Predlo?en je novi stati?ki sinkroni kompenzator za kompenzaciju jalove snage distribucijskog sustava (DSTATCOM) zasnovan na konfig uraciji vi?estupanjskog pretvara?a s ulan?enim H-mostovima. Matemati?ki model vi?erazinskog DSTATCOM-a prikazanje u prostoru stanja. Predstavljena je nova programski izvedena petlja sa zaklju?anom fazom namijenjena sinkronizaciji s mre?om, a dobiveni fazni kut osnovne komponente mre?nog napona koristi se za izvod jednad?bi ravnote?e aktivne i jalove snage vi?erazinskog DSTATCOM-a. Usvojen je koncept proporcionalno-rezonantnog regulatora za slije?enje trajektorije struje pretvara?a, a srednji napon istosmjernog me?ukruga upravlja se kori?ten jem proporcionalno-integracijskog (PI) regulatora u svrhu regulacije toka radne snage DSTATCOM-a. Osim toga, upravljanje uravnote?enjem napona me?u pojedinim H-mostovima ostvareno je kori?tenjem odvojenih PI regula tora za upravljanje razlikom napona me?u pojedinim istosmjernim me?ukrugovima te srednjim naponom istosm jernih me?ukrugova. Valjanost predlo?enog vi?estupanjskog DSTATCOM-a i primijenjenih upravlja?kih strategija potvr?ena je brojnim simulacijskim i eksperimentalnim rezultatima na prototipskoj izvedbi ovog sustava.