高壓級聯(lián)型SVG控制方法研究與裝置研制.pdf

1、近幾十年以來，隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，一種基于H橋結(jié)構(gòu)的級聯(lián)多電平電能質(zhì)量補償器以其具有較強的模塊化設(shè)計、易擴展、優(yōu)越的輸出性能等優(yōu)點成為了高壓無功功率補償器的研究熱點。本文以基于H橋結(jié)構(gòu)的級聯(lián)型靜止無功發(fā)生器(static vargeneration，SVG，又稱動態(tài)無功補償發(fā)生裝置或靜止同步補償器（是一種固態(tài)開關(guān)變流器），是指由自換相的電力半導體橋式變流器來進行動態(tài)無功補償?shù)难b置)作為研究對象，主要工作如下：
　　一、介紹

2、了電力系統(tǒng)無功補償?shù)谋尘?、目的和意義，針對中高壓無功補償裝置種類較多，對比分析了幾種常見的無源型補償裝置和有源型補償裝置，表明在35KV及以下電壓等級配電網(wǎng)中，基于H橋結(jié)構(gòu)的級聯(lián)型SVG具有很大的發(fā)展前景。
　　二、闡述了級聯(lián)型SVG的基本工作原理，建立級聯(lián)型SVG在abc三相靜止坐標系和郵坐標系下的數(shù)學模型。對雙極性和單極倍頻載波移相SPWM調(diào)制策略進行對比分析和仿真驗證，選取單極倍頻CPS-SPWM調(diào)制作為級聯(lián)型SVG的調(diào)制策

3、略，可以得到更高的等效開關(guān)頻率和更接近正弦波的電壓波形輸出。
　　三、針對三相星型SVG的主電路拓撲結(jié)構(gòu)，提出了其整體控制策略。進而分析了級聯(lián)型SVG對公共連接點電壓控制的原理及其實現(xiàn)方法，內(nèi)環(huán)電流跟蹤控制采用基于兩相正交αβ靜止坐標系中的準PR控制策略，電流分量無耦合。對子模塊電容電壓不平衡進行分析，并設(shè)計分層式電壓平衡控制，上層采用傳統(tǒng)的PI控制，下層通過在電流內(nèi)環(huán)控制輸出的調(diào)制信號上疊加上一個有功電壓矢量來實現(xiàn)子模塊電壓平衡

4、控制。最后通過仿真驗證所述控制方法的有效性和可行性。
　　四、分析了級聯(lián)型SVG子模塊直流側(cè)電壓波動的原因及影響因素，指出了直流側(cè)電壓二倍頻波動的來源。由于二倍頻波動的存在，在控制電路直流側(cè)電壓采樣環(huán)節(jié)必將引入濾波器。針對采用二階低通濾波器和二階帶阻濾波器兩種不同濾波器作為直流側(cè)電壓采樣反饋環(huán)節(jié)，利用連續(xù)系統(tǒng)下的勞思—赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)，并結(jié)合電壓閉環(huán)系統(tǒng)的零極點分布圖和根軌跡圖，分析得出在采用不同濾波器時電壓穩(wěn)定應滿足的條件。通過

5、仿真分析驗證了所述穩(wěn)定性條件的有效性和正確性。
　　五、設(shè)計一臺額定電壓為10kV、容量為±2Mvar的三相星型SVG，包括了裝置的主電路硬件設(shè)計、控制電路硬件和控制系統(tǒng)軟件設(shè)計三大部分。通過對主電路和控制電路的硬件調(diào)試，完成了單相級聯(lián)SVG裝置的基本調(diào)試，對已經(jīng)完成的低壓和高壓單相級聯(lián)SVG進行了說明介紹，表明了本章所述硬件電路設(shè)計的正確性。
　　本文針對中高壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量補償器展開研究，設(shè)計了H橋拓撲的級聯(lián)型SVG，提