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基于级联多电平技术的STATCOM研究

巩晶晶  
【摘要】:随着社会工业化的迅速发展,以及国民生活水平的不断提高,作为国家经济发展基础的电力系统,其安全稳定运行便成为了影响国家发展的关键性问题。电网中的非线性负载所带来的无功功率损耗就成为了一大隐患,因此无功补偿成为全世界提高电能质量及用电效率的关键研究目标。静止同步补偿器(STATCOM)是当下应用电力电子器件而研发的新型无功补偿装置,能够实现动态不间断补偿、响应速度快、控制精度性能好等优点使其成为当下无功补偿领域的研究热点。 本文首先对无功补偿领域的发展背景进行了介绍,在对STATCOM几种典型主电路结构进行对比分析后,选择采用级联多电平的结构作为本文STATCOM的主电路结构。随后分析其工作原理,建立其数学模型,并在此基础上对系统稳定性进行分析。在调制方法上选择采用载波移相的调制方法,仿真验证了主电路结构的可行性。 其次,在电流检测方面,本文对传统的无功电流检测方法进行简单介绍,选择基于瞬时无功功率理论的电流检测方法,提出一种改进的i p iq无功电流检测方法,这种方法在三相电压不对称时,仍能够对无功电流实现迅速而准确的检测。仿真验证了所提出的检测方法的合理性。 然后,对STATCOM的直接控制方法和间接控制方法进行了介绍,分析工作原理、进行优缺点对比,本文选择采用电流间接控制方法。针对直流侧电容电压易出现不平衡的问题,提出采用消耗系统少量有功功率的方法来实现直流侧电容电压的平衡控制,以此来保证系统的稳定运行。仿真验证了控制方法的可行性。 最后,利用MATLAB仿真软件搭建STATCOM的整体仿真模型。针对不同的负载工况分别进行仿真,仿真结果表明系统补偿效果好且反应速度快。


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