级联H桥静止无功发生器的研究

论文摘要

无功发生器即静止同步补偿器（Static Synchronous Compensator,STATCOM）在高压大功率场合的应用将会非常普遍,但H桥STATCOM的直流侧电压平衡问题是限制级联H桥STATCOM应用的关键技术难题之一。本文提出了一种基于校正同步旋转角的基波正序电压检测方法,该方法可以实现三相电压不平衡时的正序和负序检测,避免了捕获同步旋转角的复杂的锁相环电路,实现了精确的基波电压检测。通过对瞬时无功功率的分析,提出一种在电网电压三相不平衡或含有谐波时仍能正确检测系统无功电流的改进p-q法、ip-iq法。本文在分析直流侧电压不平衡产生原因的基础上提出一种改进的H桥直流侧电压控制方法,通过同时改变微移相角与微调制比来控制H桥直流侧电压,其中对微移相角与微调制比的调节是基于均差的方法。仿真实验表明此方法能够快速找到微小移相角的调节范围并且试验次数显著减少,降低了以往对微小值的调节难度,改变了长时间大量反复试验的基本状况。文中在并联型损耗与混合型损耗存在的条件下进行仿真实验,最终得到了H桥直流侧电压平衡的仿真结果。本文对级联H桥STATCOM的直流侧控制方法改进后,搭建了8级H桥STATCOM装置的仿真实验模型,此仿真平台应用了基于PARK变换的状态解耦反馈控制方法,通过对负载反馈的无功电流量与有功电流量解耦来生成初始控制量,初始控制量为调制比与移相角。然后用此控制量与微控制角微调制比综合进而产生单级倍频CPS-SPWM所需要的正弦调制波。最终由单级倍频CPS-SPWM波控制每个H桥的开关器件。仿真实验得到8级H桥STATCOM运行在无功功率为600kVar的10kV系统中时的补偿效果与补偿后装置各个模块的参数仿真值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 STATCOM的应用原理及结构类型
• 1.2.1 STATCOM的应用原理
• 1.2.2 STATCOM主电路结构类型
• 1.3 级联H桥型STATCOM的应用特点及发展现状
• 1.4 本文研究内容
• 第2章 H桥级联型多电平STATCOM电压电流检测
• 2.1 基于校正同步旋转角的基波正序电压检测方法
• 2.1.1 基于（d-q）变换的正序电压检测
• 2.1.2 cot的获取
• 2.1.3 基于校正同步旋转角的基波正序电压检测方法
• 2.2 补偿电流检测方法
• 2.2.1 瞬时无功理论
• 2.2.2 基于改进基波正序电压检波器的p-q检测法
• p-i_q检测法'>2.2.3 基于校正同步旋转角的i_p-i_q检测法
• 2.3 本章小结
• 第3章 级联H桥STATCOM控制方法与改进
• 3.1 级联H桥型STATCOM的数学模型与交流侧控制方法
• 3.1.1 级联H桥型STATCOM的dq0坐标系数学模型
• 3.1.2 级联H桥型STATCOM的交流侧控制方法
• 3.2 级联H桥型STATCOM直流侧电压控制方法改进
• 3.3 本章小结
• 第4章 级联H桥型STATCOM系统设计
• 4.1 级联H桥型STATCOM的主回路结构设计
• 4.2 级联H桥型STATCOM的主回路参数设计
• 4.2.1 连接电抗器电感值的选取
• 4.2.2 等值损耗电阻的选取
• 4.2.3 直流侧电容值的选取
• 4.2.4 功率开关器件的选取
• 4.3 本章小结
• 第5章 级联H桥型STATCOM系统仿真研究
• 5.1 级联H桥型STATCOM的仿真模型
• 5.2 CPS-SPWM调制方法的仿真实现
• 5.3 级联H桥型STATCOM的仿真结果及其分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢