传统的无功补偿装置响应时间长、调节特性差,而且补偿容量受到装置自身容量的限制。而基于电力电子逆变技术的无功补偿装置STATCOM由于采用了GTO、IGBT等大功率全控型器件,因此能够更快速、更有效的补偿系统中的无功功率。本文论述了静止同步补偿器(STATCOM)及其进展,分析了电路结构和工作原理,通过数学推导得出了以配电系统无功电流补偿为主要目标的DSTATCOM的数学模型。考虑到容量大小与应用场合,本装置将采用直接电流控制策略。同时从能量的观点出发研究其动态过程,分析了装置在系统电网不平衡条件下DSTATCOM的运行情况。当系统电压不平衡时,流入DSTATCOM装置负序电流分量会在直流电容上产生倍频变化的电压,同时此倍频电压会在装置交流侧产生基波负序电压和三次正序电压。本文提出了两中能够有效抑制系统不平衡对装置产生有害影响的措施。第一种是适当增大DSTATCOM装置的直流侧电容和交流侧电感,能够有效抑制直流谐波电压和交流谐波电流。第二种是采用不平衡控制方法,利用装置本身产生负序电压的方法来抵消接入点的负序电压,以消除负序分量对装置的影响,同时纠正系统的不对称。针对上述的控制策略,本文采用电压空间矢量脉宽控制技术(SVPWM),以TI公司的TMS320LF2407型DSP为控制核心,以集成IGBT的智能功率模块IPM为逆变桥,设计了±10kvar的DSTATCOM实验系统,包括控制器的软硬件设计,进行了实验研究。实验结果表明,在系统电压不平衡的条件下,基于上述控制方法的静止同步补偿器可以达到良好的补偿效果,验证了理论分析和控制策略的正确性。
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