【摘要】：鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)STATCOM具有體積小,造價低、易冗余等優(yōu)勢,有著極為廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景。本文就鏈?zhǔn)絊TATCOM的主電路及其控制策略特別是在電網(wǎng)不平衡工況下的控制策略展開了研究。首先,總結(jié)了直流側(cè)電容電壓平衡控制、不平衡條件下鏈?zhǔn)絊TATCOM的控制研究兩個方面的研究現(xiàn)狀。通過分析鏈?zhǔn)絊TATCOM主電路結(jié)構(gòu)及其運(yùn)行工作原理,建立了 d-q同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下解耦控制的數(shù)學(xué)模型,得出其在系統(tǒng)電壓平衡條件下的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性。其次,為發(fā)揮鏈?zhǔn)絊TATCOM易冗余的優(yōu)勢,本文搭建了鏈?zhǔn)絊TATCOM鏈節(jié)數(shù)可調(diào)的通用仿真模型,控制策略采用標(biāo)幺化設(shè)計,以適應(yīng)不同電壓等級。并分析了鏈節(jié)變化對鏈?zhǔn)絊TATCOM參數(shù)選擇的影響,為參數(shù)選擇提供了選擇依據(jù)。然后,根據(jù)鏈?zhǔn)絊TATCOM的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作模型,詳細(xì)討論了其在平衡系統(tǒng)中的控制策略設(shè)計。為實現(xiàn)直流電容電壓均衡控制,采取了分層協(xié)調(diào)控制方式。上層控制采用基于直接電流解耦控制的電壓電流雙環(huán)控制,下層控制采用兩級穩(wěn)壓和改進(jìn)的最近電平逼近法。通過上下兩層系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制,最終實現(xiàn)裝置和系統(tǒng)無功功率的傳遞和各鏈節(jié)直流電容電壓的均衡。并在PSCAD中搭建了仿真模型予以驗證。最后,本文對不平衡系統(tǒng)中鏈?zhǔn)絊TATCOM的運(yùn)行特性進(jìn)行分析,建立數(shù)學(xué)模型,改進(jìn)了正負(fù)序雙電流內(nèi)環(huán)的控制策略,通過引入可控的負(fù)序電流平衡三相換流鏈功率,并使其負(fù)序電流參考值能快速追蹤裝置內(nèi)外不平衡,解決了系統(tǒng)不平衡工況下鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置過流及換流鏈電壓不均衡的問題。模型在PSCAD中進(jìn)行仿真,通過控制系統(tǒng)負(fù)序電壓改變不平衡度來模擬不同的不平衡工況,負(fù)序參考電流在200ms內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定,三相換流鏈平衡效果顯著,可以一定程度滿足風(fēng)機(jī)入網(wǎng)的不平衡需求。經(jīng)過仿真驗證,在不平衡度達(dá)到50%時裝置仍可不退出運(yùn)行并具有一定的無功補(bǔ)償能力。
[Abstract]:Chain structure STATCOM has many advantages, such as small volume, low cost and easy redundancy. In this paper, the main circuit of chain STATCOM and its control strategy are studied, especially under the unbalanced condition of power network. Firstly, the research status of DC capacitive voltage balance control and chain STATCOM control under unbalanced condition is summarized. The mathematical model of decoupling control in d-q synchronous rotating coordinate system is established by analyzing the main circuit structure of chain type STATCOM and its operating principle. The steady state operation characteristics of the decoupling control system under the condition of voltage balance are obtained. Secondly, in order to give full play to the advantage of easy redundancy of chain STATCOM, a general simulation model with adjustable chain number of chain STATCOM is built, and the control strategy is designed to adapt to different voltage levels. The influence of the change of chain node on the selection of chain STATCOM parameters is analyzed, which provides the basis for parameter selection. Then, according to the topological structure and working model of chain STATCOM, the control strategy design in balanced system is discussed in detail. In order to realize DC capacitor voltage equalization control, a hierarchical coordinated control method is adopted. The upper control adopts the voltage and current double loop control based on direct current decoupling control, and the lower control adopts the two-stage voltage stabilizer and the improved nearest level approximation method. Through the coordinated control of the upper and lower layers of the system, the transfer of reactive power of the device and the system and the equalization of the DC capacitor voltage of each link are finally realized. The simulation model is built in PSCAD to verify it. Finally, this paper analyzes the operation characteristics of chain STATCOM in unbalanced system, establishes mathematical model, improves the control strategy of positive and negative sequence double current inner loop, and balances the power of three-phase commutation chain by introducing controllable negative sequence current. The negative sequence current reference value can quickly track the imbalance between inside and outside of the device, which solves the problem of over-current and voltage imbalance of the chain STATCOM device under the unbalanced condition of the system. The model is simulated in PSCAD, and different unbalance conditions are simulated by controlling the unbalance degree of negative sequence voltage. The negative sequence reference current is stable in 200ms, and the balance effect of three-phase commutation chain is remarkable. To a certain extent can meet the fan into the network imbalance demand. The simulation results show that the device can still not quit operation and has a certain reactive power compensation ability when the unbalance reaches 50.
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM761.12

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2227140