級聯(lián)式STATCOM控制策略及功率單元設計.pdf

1、國內圖書分類號：TM341學校代碼：10213國際圖書分類號：621.3密級：公開工學碩士學位論文工學碩士學位論文級聯(lián)式STATCOM控制策略及功率單元設計碩士研究生：劉景芳導師：高強教授申請學位：工學碩士學科：電氣工程所在單位：電氣工程及自動化學院答辯日期：2011年6月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文I摘要作為柔性交流輸電系統(tǒng)中一種重要的無功補償裝置，STATCOM由于具有能夠迅速地提供系統(tǒng)動態(tài)電壓支撐、維

2、持母線電壓穩(wěn)定、補償系統(tǒng)中的無功功率、降低系統(tǒng)中的損耗、提高經濟效益、有效抑制電壓波動和閃變、改善系統(tǒng)三相電壓不平衡等作用，不僅在輸電領域，而且在化工、煤炭等工業(yè)應用場合都獲得了廣泛應用。目前，級聯(lián)式結構被認為是中壓系統(tǒng)STATCOM裝置性價比較高的拓撲結構，因此，研制STATCOM裝置，使其獲得更廣泛的應用，具有重要的意義。本文首先對基于H橋級聯(lián)結構的STATCOM裝置工作原理進行了分析，并分別對其調制策略和控制算法進行了數(shù)學建模和仿

3、真驗證。調制策略采用調制波反相的單級倍頻CPSSPWM調制，使等效開關頻率提高；控制算法交流側則采用狀態(tài)反饋解耦控制，以期實現(xiàn)電流的完全解耦；直流側則采用分層控制，上層將電容電壓控制為固定值，下層則采用有功矢量疊加的算法來分別控制。在Matlab環(huán)境下對該調制策略和控制算法的響應速度、無功補償效果、直流側電容電壓維持平衡能力進行仿真驗證。其次，對級聯(lián)式STATCOM中功率單元進行了分析設計。結合該功率單元要實現(xiàn)的具體功能，對包括IGBT

4、的驅動與保護部分、三相輸入缺相檢測部分、故障監(jiān)測部分及高輸入電壓的多路輸出開關電源部分在內的硬件電路進行了設計。根據(jù)上位機與驅動電路通信要實現(xiàn)強電與弱電間的有效隔離，通信速度要快的要求，選擇了光纖通信，并對通信控制進行了軟件編寫。最后，在硬件調試環(huán)境下，對驅動電路各部分功能進行了調試。外部模擬電路應用環(huán)境，驗證功率單元驅動電路設計是否正確。最后給出了主電路參數(shù)的初步計算方法，并選擇各參數(shù)數(shù)值。關鍵詞：級聯(lián)H橋；STATCOM；狀態(tài)反饋解