模塊化多電平型STATCOM的控制策略研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電力系統(tǒng)安全、平穩(wěn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行受到越來越多的重視和關(guān)注，其中無功功率的平衡是關(guān)鍵問題之一。靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM)，由于其對(duì)無功功率具有優(yōu)良的控制性能和良好的補(bǔ)償效果，成為無功補(bǔ)償領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)；與此同時(shí)模塊化多電平變流器(MMC)，作為新型的多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，也受到國內(nèi)外學(xué)者的青睞。因此，本文提出了采用模塊化多電平變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的靜止同步補(bǔ)償器。這種MMC型STATCOM，采用載波移相脈寬調(diào)制技術(shù)(

2、CPS-SPWM)，可有效降低諧波含量、開關(guān)頻率及器件的耐壓值；便于調(diào)節(jié)輸出電壓等級(jí)，非常適合向高壓、大功率領(lǐng)域拓展。
　　本文主要完成了以下幾方面的研究工作。
　　(1)針對(duì)MMC特定的多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，詳細(xì)介紹了其工作原理，建立了其數(shù)學(xué)模型，為下文分析其調(diào)制和均壓方法打下理論基礎(chǔ)。其次深入分析了CPS-SPWM的基本原理，并給出了詳細(xì)的調(diào)制方法。通過在Matlab/Simulink平臺(tái)上進(jìn)行仿真，結(jié)果表明 CPS-SPWM

3、可以有效提高系統(tǒng)等效開關(guān)頻率，減少系統(tǒng)的諧波含量，降低開關(guān)損耗和濾波成本。
　　(2)通過上文對(duì)MMC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理的詳細(xì)分析，結(jié)合CPS-SPWM技術(shù)，提出了一種簡(jiǎn)單、有效的電容電壓均衡控制方法。該方法借助PI控制器，通過調(diào)整電容的充放電時(shí)間，可以有效地穩(wěn)定各子模塊電容的電壓。為了驗(yàn)證該方法的有效性，在Matlab/Simulink仿真環(huán)境中搭建11電平MMC控制系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法不僅可以使各子模塊電容電壓保持一致并

4、跟蹤參考值，同時(shí)橋臂間的環(huán)流也被限制到可以接受的范圍內(nèi)。最后對(duì)MMC輸出電壓進(jìn)行頻譜分析得出，本文提出的均壓方法也可以有效降低諧波含量，提高輸出電壓的諧波特性。
　　(3)詳細(xì)分析STATCOM無功補(bǔ)償?shù)幕驹?，推?dǎo)MMC型STATCOM在abc三相坐標(biāo)系和dq兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，得到了基于PI控制器的雙環(huán)控制策略，并給出了相應(yīng)的等效電路圖。結(jié)合上文提出的電容電壓均衡控制方法，建立MMC型STATCOM的控制策略。為