基于空间矢量调制技术的链式STATCOM的研究

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随着现代电力电子技术的快速发展,电力电子装置容量的累积增长,使得电力电子装置在公用电网中产生的电能质量问题日益严重,对电力系统安全、稳定、经济运行构成潜在的威胁,使得电能质量受到了严重的影响。因此如何改善电能质量问题,越来越受到用户和电力部门的关注。无功功率作为衡量电能质量的重要指标,如果其不能保证系统稳定运行,其将会降低系统的静态稳定裕度,导致系统稳定性降低,增加线路损耗,在变压器和线路上产生额外的电压损耗等。因此,研究如何对无功功率进行有效补偿具非常重要的意义。静止同步补偿器(STATCOM)作为一种较理想的无功补偿设备,得到了越来越深入的研究和广泛的应用。在高电压、大功率场合,链式STATCOM常采用传统SPWM调制,其直流电压利用率不高,需要多个H桥级联,成本较高、可靠性较低。空间矢量调制技术(SVPWM)有提高电压利用率的优点,可以有效的减少H桥的个数,但当电平数较多时,其计算过于复杂。因此本文介绍了一种应用于星形连接链式STATCOM的简化SVPWM算法,将两电平空间矢量调制技术与载波移相调制技术相结合,能够有效提高直流电压利用率并且降低计算的复杂性;在此基础上,本文提出一种直流电压分层控制策略,以实现各H桥直流侧电压的稳定与均衡。在仿真软件PSCAD中搭建模型进行仿真,验证了该调制算法及直流电压控制策略的正确性及可行性。最后设计搭建一套硬件装置来对仿真进行实验验证。本文的主要研究内容有:首先研究了多电平STATCOM的不同拓扑结构以及STATCOM常用的几种调制策略;其次介绍了空间矢量调制技术,并研究了载波移相技术同空间矢量调制技术的结合,实现多电平空间矢量调制技术的简化;然后对STATCOM的交流侧和直流侧的控制策略进行了研究;最后对基于SVPWM的级联STATCOM的硬件和软件进行了介绍,并通过仿真和实验波形,验证了本文所提出的控制策略和硬件软件设计的有效性。最后对本文所做的工作进行了系统的总结,指出了其中的不足,并对今后的研究工作内容作了展望。
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