級聯(lián)式STATCOM控制策略及功率單元設(shè)計.pdf

1、國內(nèi)圖書分類號：TM341學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號：621.3密級：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文工學(xué)碩士學(xué)位論文級聯(lián)式STATCOM控制策略及功率單元設(shè)計碩士研究生：劉景芳導(dǎo)師：高強(qiáng)教授申請學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：電氣工程所在單位：電氣工程及自動化學(xué)院答辯日期：2011年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)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(bǔ)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(bǔ)償系統(tǒng)中的無功功率、降低系統(tǒng)中的損耗、提高經(jīng)濟(jì)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(lǐng)域，而且在化工、煤炭等工業(yè)應(yīng)用場合都獲得了廣泛應(yīng)用。目前，級聯(lián)式結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是中壓系統(tǒng)STATCOM裝置性價比較高的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因此，研制STATCOM裝置，使其獲得更廣泛的應(yīng)用，具有重要的意義。本文首先對基于H橋級聯(lián)結(jié)構(gòu)的STATCOM裝置工作原理進(jìn)行了分析，并分別對其調(diào)制策略和控制算法進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模和仿

3、真驗證。調(diào)制策略采用調(diào)制波反相的單級倍頻CPSSPWM調(diào)制，使等效開關(guān)頻率提高；控制算法交流側(cè)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(cè)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(diào)制策略和控制算法的響應(yīng)速度、無功補(bǔ)償效果、直流側(cè)電容電壓維持平衡能力進(jìn)行仿真驗證。其次，對級聯(lián)式STATCOM中功率單元進(jìn)行了分析設(shè)計。結(jié)合該功率單元要實現(xiàn)的具體功能，對包括IGBT

4、的驅(qū)動與保護(hù)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(guān)電源部分在內(nèi)的硬件電路進(jìn)行了設(shè)計。根據(jù)上位機(jī)與驅(qū)動電路通信要實現(xiàn)強(qiáng)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(jìn)行了軟件編寫。最后，在硬件調(diào)試環(huán)境下，對驅(qū)動電路各部分功能進(jìn)行了調(diào)試。外部模擬電路應(yīng)用環(huán)境，驗證功率單元驅(qū)動電路設(shè)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(guān)鍵詞：級聯(lián)H橋；STATCOM；狀態(tài)反饋解