静止同步补偿器控制方法的研究

论文摘要

静止同步补偿器(STATCOM)是柔性交流输电系统中的一种重要的控制器,在国内外电力系统中均已有应用实例。它以逆变器技术为基础,等效为一个可调的电压或电流源,通过控制该电压或电流源的幅值和相位来达到改变向电网输送无功功率大小的目的。迄今为止的研究大部分集中在主电路结构、无功电流检测、控制策略设计等方面,而控制方式几乎都是基于等时间间隙不等高的电压调制方式,在实际应用中只能补偿基波无功电流。本文提出一种新型的调制方法应用于STATCOM,使其补偿基波无功电流的同时也能抑制部分高次谐波电流。首先在简要介绍静止同步补偿器和有源电力滤波器的基本工作原理的基础上,提出了等高不等时间间隙的电压调制方法。详细说明了采用这一方法的新型静止同步补偿器的工作原理,并建立了数学模型。新型静止同步补偿器采用相同变比相同容量的变压器直接串联连接的主电路结构,控制方式更加灵活,STATCOM装置结构趋于模块化,有利于大规模生产。其次在扼要分析目前的主流检测方法和控制策略后,提出了本文采用的STATCOM检测方法和控制方案,并建立了数学模型。最后在概述目前几种大容量主电路设计方案之后,提出了本文所采用的主电路方案,推导出主电路中的电感和电容的计算公式,并对本文提出的新型STATCOM进行了MATLAB建模仿真,仿真结果表明本文的方案具有可行性,提出的新型STATCOM可以实现补偿无功功率和抑制部分谐波的功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本文的研究背景
• 1.1.1 FACTS 和FACTS 装置
• 1.1.2 应用FACTS 技术解决我国电网面临的问题
• 1.2 STATCOM 的发展与研究现状
• 1.2.1 STATCOM 的发展
• 1.2.2 STATCOM 的研究现状
• 1.3 本文所做的工作
• 第2章 新型STATCOM 的工作原理
• 2.1 引言
• 2.2 STATCOM 的原理
• 2.2.1 STATCOM 的基本结构
• 2.2.2 STATCOM 的基本工作原理
• 2.3 STATCOM 传统调制方式的缺点
• 2.4 采用新型电压调制方式的STATCOM 的原理
• 2.4.1 主电路结构
• 2.4.2 数学模型的建立
• 2.4.3 新型调制方式的原理
• 2.4.4 调制输出波形的谐波消除分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 信号检测方法的研究
• 3.1 引言
• 3.2 几种谐波电流检测的方法
• 3.2.1 基于FFT 的傅立叶分析法
• 3.2.2 小波变换谐波检测法
• 3.2.3 基于鉴相原理的谐波检测法
• 3.3 基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法
• 3.3.1 三相电路瞬时无功功率理论的相关概念
• 3.3.2 p、q 运算方式
• p、i_q 运算方式'>3.3.3 i_p、i_q运算方式
• 3.4 基于瞬时无功功率理论的无功检测方法
• 3.5 本文采用的检测方法
• 3.6 本章小结
• 第4章 控制方法的研究
• 4.1 引言
• 4.2 STATCOM 的主流控制方法
• 4.2.1 电流间接控制
• 4.2.2 电流直接控制
• 4.2.3 电流间接控制与直接控制的特点
• 4.3 新型STATCOM 的控制方法
• 4.4 直流侧电容电压的控制
• 4.5 本章小结
• 第5章 主电路设计及仿真研究
• 5.1 引言
• 5.2 多重化的主电路结构
• 5.3 链式主电路结构
• 5.4 本文采用的主电路结构
• 5.5 连接电感的选取
• 5.6 电容参数的选取
• 5.7 系统仿真研究
• 5.8 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢