模块化多电平型STATCOM控制策略研究

发布时间：2017-11-07 04:40

  本文关键词：模块化多电平型STATCOM控制策略研究

  更多相关文章： MMC STATCOM CPS-SPWM技术 电容电压均衡控制

【摘要】：随着现代电力系统规模的不断扩大,电力系统安全、平稳和经济运行受到越来越多的重视和关注,其中无功功率的平衡是关键问题之一。静止同步补偿器(STATCOM),由于其对无功功率具有优良的控制性能和良好的补偿效果,成为无功补偿领域研究的热点;与此同时模块化多电平变流器(MMC),作为新型的多电平拓扑结构,也受到国内外学者的青睐。因此,本文提出了采用模块化多电平变流器拓扑结构的静止同步补偿器。这种MMC型STATCOM,采用载波移相脉宽调制技术(carrier phase-shifting SPWM,CPS-SPWM),可有效降低谐波含量、开关频率及器件的耐压值;便于调节输出电压等级,非常适合向高压、大功率领域拓展。本文主要完成了以下几方面的研究工作。(1)针对MMC特定的多电平拓扑结构,详细介绍了其工作原理,建立了其数学模型,为下文分析其调制和均压方法打下理论基础。其次深入分析了CPS-SPWM的基本原理,并给出了详细的调制方法。通过在Matlab/Simulink平台上进行仿真,结果表明CPS-SPWM可以有效提高系统等效开关频率,减少系统的谐波含量,降低开关损耗和滤波成本。(2)通过上文对MMC的基本结构和工作原理的详细分析,结合CPS-SPWM技术,提出了一种简单、有效的电容电压均衡控制方法。该方法借助PI控制器,通过调整电容的充放电时间,可以有效地稳定各子模块电容的电压。为了验证该方法的有效性,在Matlab/Simulink仿真环境中搭建11电平MMC控制系统,实验结果表明该方法不仅可以使各子模块电容电压保持一致并跟踪参考值,同时桥臂间的环流也被限制到可以接受的范围内。最后对MMC输出电压进行频谱分析得出,本文提出的均压方法也可以有效降低谐波含量,提高输出电压的谐波特性。(3)详细分析STATCOM无功补偿的基本原理,推导MMC型STATCOM在abc三相坐标系和dq两相同步旋转坐标系下的数学模型,得到了基于PI控制器的双环控制策略,并给出了相应的等效电路图。结合上文提出的电容电压均衡控制方法,建立MMC型STATCOM的控制策略。为了验证该控制策略的可行性和有效性,在Matlab/Simulink平台上搭建MMC型STATCOM系统模型,并进行仿真试验。结果表明,在交流母线电压波动的情况下,该STATCOM系统可以迅速调节无功功率,有效维持接入点的母线电压的恒定,同时也可以有效降低系统谐波含量。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM761.12

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本文编号：1150911