新型静止同步补偿器STATCOM的研究

论文摘要

无功功率的平衡是维持电网电压稳定的前提条件,而电网的安全稳定运行水平又是制约电力系统快速发展的关键问题。新型静止同步补偿器(STATCOM)作为近年来柔性交流输电系统(FACTS)家族中一种先进的无功补偿装置,具有体积小、效率高、动态响应快、控制稳定性好、交流侧电压谐波含量小等优点,已逐步成为今后静止无功补偿技术的主要发展方向。本文首先针对大功率STATCOM的谐波问题,设计了两种主电路拓扑结构—单元级联曲折变压器输出结构和三电平二重化移相变压器输出结构,并以Matlab为辅助软件对两种拓扑结构进行了仿真验证,仿真结果中较少的谐波含量、较低的电压畸变率和完美的对称波形验证了该两种拓扑结构设计的有效性和合理性。其次,根据电力系统多目标的控制要求,本文还为STATCOM分别设计了维持节点电压和抑制电压闪变、阻尼系统振荡和提高暂态稳定性的单目标控制器,并将模糊控制理论与多状态线性反馈控制规律相结合,为STATCOM设计了多目标、自适应模糊控制器,该控制器能适应电力系统参数的变化,在不同运行状态下辨识出电力系统的主要目标,从而采取正确的控制方式,充分发挥STATCOM的控制效果。最后,本文依据STATCOM的动态数学模型,利用MatlabSimulink建立了其仿真模型,并针对逆系统PI控制和多目标模糊控制两种控制策略,在一个两机电力系统中进行了详细的仿真分析,仿真结果表明,无论逆系统PI控制还是多目标模糊控制,均能较明显地提高电力系统的稳定性,但相比较之下,采用多目标模糊控制策略的STATCOM动态性能明显优于采用逆系统PI控制的STATCOM。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第—章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.1.1 无功功率补偿的意义
• 1.1.2 无功功率补偿装置的发展现状
• 1.2 STATCOM研究的意义
• 1.3 STATCOM的国内外研究现状及发展前景
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 STATCOM装置的运行工况分析与数学模型的建立
• 2.1 STATCOM的运行工况分析
• 2.2 STATCOM的稳态数学模型的建立
• 2.3 STATCOM的动态数学模型的建立
• 2.4 小结
• 第三章 STATCOM装置的总体设计
• 3.1 STATCOM的主电路设计
• 3.1.1 基于GTO的单元级联、曲折变压器输出结构的主电路设计
• 3.1.2 三电平二重化主电路拓扑结构设计
• 3.2 STATCOM控制器的设计
• 3.2.1 电力系统的多目标控制
• 3.2.2 STATCOM的单目标控制器的设计
• 3.2.3 STATCOM的多目标模糊控制器的设计
• 3.3 小结
• 第四章 STATCOM装置的系统仿真研究
• 4.1 概述
• 4.1.1 系统仿真软件Matlab的介绍
• 4.1.2 Matlab中建立电力系统模型的方法
• 4.1.3 STATCOM的仿真模型分析
• 4.2 STATCOM仿真模型的建立
• 4.3 STATCOM对提高系统稳定性的仿真研究
• 4.3.1 逆系统PI控制仿真
• 4.3.2 多目标模糊控制仿真
• 4.4 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢