本文關(guān)鍵詞：模塊化多電平型STATCOM控制策略研究

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【摘要】：隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大,電力系統(tǒng)安全、平穩(wěn)和經(jīng)濟運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。靜止同步補償器(STATCOM),由于其對無功功率具有優(yōu)良的控制性能和良好的補償效果,成為無功補償領(lǐng)域研究的熱點;與此同時模塊化多電平變流器(MMC),作為新型的多電平拓撲結(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撲結(jié)構(gòu)的靜止同步補償器。這種MMC型STATCOM,采用載波移相脈寬調(diào)制技術(shù)(carrier phase-shifting SPWM,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,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MMC特定的多電平拓撲結(jié)構(gòu),詳細介紹了其工作原理,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,并給出了詳細的調(diào)制方法。通過在Matlab/Simulink平臺上進行仿真,結(jié)果表明CPS-SPWM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MMC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理的詳細分析,結(jié)合CPS-SPWM技術(shù),提出了一種簡單、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)整電容的充放電時間,可以有效地穩(wěn)定各子模塊電容的電壓。為了驗證該方法的有效性,在Matlab/Simulink仿真環(huán)境中搭建11電平MMC控制系統(tǒng),實驗結(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跟蹤參考值,同時橋臂間的環(huán)流也被限制到可以接受的范圍內(nèi)。最后對MMC輸出電壓進行頻譜分析得出,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)詳細分析STATCOM無功補償?shù)幕驹?推導(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。為了驗證該控制策略的可行性和有效性,在Matlab/Simulink平臺上搭建MMC型STATCOM系統(tǒng)模型,并進行仿真試驗。結(jié)果表明,在交流母線電壓波動的情況下,該STATCOM系統(tǒng)可以迅速調(diào)節(jié)無功功率,有效維持接入點的母線電壓的恒定,同時也可以有效降低系統(tǒng)諧波含量。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM761.12

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本文編號：1150911