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随着居民家电和一些精密加工设备对电能质量要求越来越高,电能质量中的无功功率补偿的重要性被提高到一个新的层次。静止同步补偿器(STATCOM)是当今最先进的无功功率补偿设备,具有传统无功补偿设备无法比拟的优越性能,已经成为电力电子研究领域的热点。STATCOM技术在高压大容量输电系统中的应用研究已经取得了一定进展,但应用到电能质量问题突出的低压负荷端的,国内还比较少,技术有待提高。针对低压负荷的特点,研究设计一套适合低压负荷用电要求的智能低压STATCOM。 详细阐述了STATCOM的工作原理,分析电压型STATCOM主电路结构,用输入输出法建立了STATCOM数学模型。比较分析了传统功率理论和瞬时功率理论,并详细介绍推导了三种基于瞬时功率理论的无功电流检测方法,最终采用d-q法检测无功电流。介绍了直接电流控制策略和间接电流控制策略,直接电流控制具有速度快、精度高的优点,更适合低压小容量 STATCOM。在旋转坐标系下,应用一种id-iq解耦控制方法,既实现了将三相交流量转换为两相直流量的分别控制,又解决了有功无功电流耦合的问题,达到输出电流的无静差调节。采用直流电压利用率高、开关损耗小、谐波含量小的SVPWM调制方式来驱动开关管。用MATLAB搭建了STATCOM仿真模型,进行了固定负载和动态负载下的仿真,仿真结果表明应用该控制方法的STATCOM具有较好的动静态特性和补偿精度。 搭建了一台电压等级为380V,补偿容量为10kvar的STATCOM样机。设计了以DSP+AD7606为核心的控制板,同时还设计了信号检测电路、人机接口电路、IPM驱动电路、整机保护电路等,编写了相应的软件,完成软硬件联调。进行了样机的现场实验,实验结果表明所设计的样机能够实时地补偿无功功率,并且具有较高的补偿精度。实验证明了设计的可行性,同时也可以为低压小容量STATCOM的研究和设计提供一些参考。