【摘要】：級聯(lián)H橋靜止同步補(bǔ)償器(Static synchronous compensator,STATCOM)能夠動態(tài)補(bǔ)償電網(wǎng)中的無功功率,是穩(wěn)定電力系統(tǒng)電壓水平的主要方案之一。該裝置具有模塊化程度高、電平數(shù)易于擴(kuò)展、能適應(yīng)不同電壓等級等優(yōu)良性能,代表新型無功補(bǔ)償裝置的發(fā)展方向,成為國內(nèi)外電力領(lǐng)域的研究熱點。由于H橋模塊電容相互獨(dú)立,模塊間直流側(cè)電壓易出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象,影響裝置的輸出波形質(zhì)量,甚至?xí)＜把b置安全運(yùn)行,因此直流側(cè)電壓平衡控制是級聯(lián)H橋STATCOM的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文以級聯(lián)H橋STATCOM裝置為研究對象,主要進(jìn)行了以下四個方面的工作。本文在分析級聯(lián)H橋STATCOM的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上,建立STATCOM的等效模型,根據(jù)等效模型的特點分析前饋解耦的電流控制策略。分別對采用雙極性載波移相調(diào)制策略和單極倍頻載波移相調(diào)制策略的STATCOM輸出電壓波形進(jìn)行雙重傅里葉分析,得出兩種調(diào)制的頻譜特點并進(jìn)行仿真分析。為有效解決直流側(cè)電壓不平衡的問題,本文建立了H橋模塊有功損耗的等效模型,推導(dǎo)出STATCOM裝置穩(wěn)定運(yùn)行時直流側(cè)電容電壓的數(shù)學(xué)模型,得出并聯(lián)損耗、開關(guān)損耗和脈沖延時的差異是影響直流側(cè)電壓的因素,并通過仿真驗證理論推導(dǎo)的正確性。同時,對電網(wǎng)中可能出現(xiàn)的串聯(lián)損耗、電網(wǎng)電壓諧波和直流側(cè)電容容值的差異也進(jìn)行了仿真分析,結(jié)果表明直流側(cè)電壓不平衡現(xiàn)象與并聯(lián)損耗、開關(guān)損耗和脈沖延時的差異有關(guān),而與串聯(lián)損耗、電網(wǎng)諧波和電容容值差異無關(guān)。本文采用分層控制策略對級聯(lián)H橋STATCOM直流側(cè)電壓進(jìn)行平衡控制,建立了裝置的有功功率模型,對相間有功功率的流動進(jìn)行分析,基于影響相間有功功率流動的因素研究了零序電壓注入的相間平衡策略和負(fù)序電流注入的相間平衡策略,并推導(dǎo)出所需的零序電壓和負(fù)序電流。通過仿真對兩種相間平衡策略進(jìn)行驗證,結(jié)果表明了兩種策略能夠有效平衡相間電壓。針對相內(nèi)直流側(cè)電壓平衡控制,由于本文采用的單極倍頻載波移相調(diào)制具有脈沖延時的特點,故采用載波輪換的方式來緩解調(diào)制方法造成的電壓不均,但仍存在損耗差異造成電壓不均的問題。因此,本文采用調(diào)整調(diào)制波的控制策略,該策略既可以解決脈沖延時差異導(dǎo)致的相內(nèi)電壓不平衡問題,也能夠解決損耗差異造成的相內(nèi)電壓不平衡問題,仿真結(jié)果表明該策略可以有效平衡相內(nèi)直流側(cè)電壓。本文基于級聯(lián)H橋STATCOM的實驗平臺,設(shè)計了DSP+FPGA的控制電路,對調(diào)制策略及電壓平衡策略進(jìn)行實驗驗證,結(jié)果表明本文采用的控制策略均能有效地實現(xiàn)控制目標(biāo),具有良好的動態(tài)和靜態(tài)特性。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM761.12
【圖文】：

碩士學(xué)位論文 3 個 H 橋模塊，cL 為三相濾波電抗器。F2 和電阻 R 構(gòu)成預(yù)充電電路，QF2 初始，充電完成后閉合 QF2，切除預(yù)充電電三相電網(wǎng)電壓，CT1~CT6 為電流傳感器輸出電流值。同時，H 橋模塊通過從控采樣信號經(jīng)過 AD 轉(zhuǎn)換送入主控制器中進(jìn)如圖 5-2 所示，從上到下來看，STATCO塊，主控制器及開關(guān)電源在第四層，從控層。實驗臺主要器件如表 5-1 所示。

(a)STATCOM 輸出相電壓波形 (b)STATCOM 輸出電壓頻譜圖 5-6 裝置輸出電壓波形及頻譜Fig.5-6 Output voltage waveform and frequency spectrum of device without load繼續(xù)對本文所采用的直流側(cè)平衡控制策略進(jìn)行實驗驗證，將級聯(lián) H 橋 STATCOM 接入電網(wǎng)中，實驗參數(shù)如表 5-5 所示。表 5-5 系統(tǒng)實驗參數(shù)Table.5-5 System parameters of experiment參數(shù)名稱 數(shù)值系統(tǒng)線電壓有效值 Us/V 120單相 H 橋模塊數(shù) N 3模塊直流電容參考電壓 Udc/V 40交流濾波電感值 L/mH 3模塊直流電容值 C/μF 3300無功參考電流幅值 Iq/A三角載波頻率 fc/Hz101000實驗中給定的無功電流為感性無功電流，此時 A 相電網(wǎng)電壓和 STATCOM 的 A 相輸出電流如圖 5-7 所示，可以看出輸出電流滯后電網(wǎng)電壓 90°左右。接入電網(wǎng)后，STATCOM

圖 5-7 電網(wǎng)電壓和輸出電流波形圖Fig.5-7 The waveforms of device output phase current and grid vo圖 5-8 并網(wǎng)后 STATCOM 輸出三相電壓波形Fig.5-8 The waveforms of STATCOM output phase voltage 橋模塊的損耗不同等原因，在未加電壓平衡控制策略時電壓均會出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象，介于實驗室中示波器通道有限

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2805900