級聯(lián)H橋多電平STATCOM的控制策略研究.pdf

1、無功補償是電力系統(tǒng)節(jié)能降耗和改善電壓質(zhì)量的重要措施之一，基于電力電子技術(shù)的靜止無功補償設(shè)備由于其動態(tài)連續(xù)補償、響應(yīng)速度快、體積小等優(yōu)點得到廣泛應(yīng)用。在低壓系統(tǒng)常采用二電平或三電平的電路拓撲，而在高壓系統(tǒng)則廣泛使用基于H橋模塊的多電平結(jié)構(gòu)。本文主要研究面向高壓系統(tǒng)無功補償?shù)募壜?lián)H橋多電平電路的控制策略。
　　首先分析了STATCOM的無功補償原理及H橋功率模塊的工作模式，針對大功率器件應(yīng)用中開關(guān)頻率與開關(guān)容量之間的矛盾，采用了一種單

2、極倍頻載波移相正弦脈寬調(diào)制技術(shù)(CPS-SPWM)，提高了補償裝置的等效開關(guān)頻率。在此條件下，建立了級聯(lián)STATCOM的數(shù)學(xué)模型，為控制器的優(yōu)化設(shè)計奠定了理論基礎(chǔ)。
　　設(shè)計了STATCOM的雙閉環(huán)控制策略，外環(huán)實現(xiàn)功率模塊的直流側(cè)電壓控制，內(nèi)環(huán)實現(xiàn)無功電流控制，提高了響應(yīng)速度并達到限流的目的。針對傳統(tǒng)比例積分(PI)控制動態(tài)性能不佳、參數(shù)調(diào)試?yán)щy等問題，電流環(huán)采用了無源性控制策略，并給出了無源控制器的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)和參數(shù)設(shè)計方法：針對

3、STATCOM正常運行過程中的直流側(cè)電容電壓的不平衡問題，在電容電壓總體控制的基礎(chǔ)上，采取調(diào)制波平移策略實現(xiàn)了模塊電壓的均衡控制；針對級聯(lián)STATCOM系統(tǒng)模塊數(shù)目多、故障概率大的特點，采取了N+1冗余方式的故障容錯技術(shù)，保障單模塊故障后STATCOM仍能輸出相應(yīng)容量的無功功率。
　　建立了級聯(lián)H橋多電平STATCOM的仿真模型，仿真驗證了調(diào)制波平移策略和故障容錯技術(shù)的有效性以及電流無源性控制的優(yōu)越性。搭建并完善了六個H橋模塊級聯(lián)