链式STATCOM控制策略研究

摘要：静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)是当今无功补偿领域最新技术的代表,属于柔性交流输电系统(Flexible AC Transmission System, FACTS)的重要支持设备,STATCOM并联于电网中,相当于一个可控的无功电源,自动补偿电网所需无功功率,从而对电网无功功率实现动态无功补偿。鉴于STATCOM在电网中的广阔应用前景,其控制策略的研究一直就是热点之一,本文主要针对链式结构STATCOM的控制策略进行详尽的研究。 首先,介绍了课题研究的背景及意义,对STATCOM的分类及其控制策略的研究现状进行简单介绍,详细分析了STATCOM主电路结构及其工作原理,应用数学工具建立了旋转坐标系下装置的数学模型,并得出其在系统电压平衡条件下的稳态运行特性。 其次,详细研究了链式STATCOM的控制策略,分别针对系统电压平衡和不平衡两种情况。在系统电压平衡条件下,在分析基于无功电流同相的电压叠加的控制策略基础上,研究了一种基于有功电压向量叠加的直流侧电容电压平衡控制策略,并对控制策略的有效性及调整范围进行了详尽分析,并以此为基础设计了换流链稳压控制策略。设计了一种电流分离控制策略,实现有功无功电流的分离控制；在系统电压不平衡条件下,建立了装置的数学模型,分析装置在系统电压不平衡时的运行特性。研究了一种正负序分离方法,实现电网电压正序、负序、零序和谐波分量的分离。指出抵偿负序电压控制策略的不合理性,并从STATCOM与系统交换能量的角度出发,分别设计了引入负序电流控制策略和分相瞬时电流跟踪控制策略,实现装置在系统电压不平衡时的稳定运行。 最后,在分析针对平衡系统设计的直接电流解耦控制和针对不平衡系统设计的分相瞬时电流跟踪两种控制策略优缺点的基础上,提出了一种基于滑模变结构的链式STATCOM新型综合控制策略,充分发挥两种方法的优点,使装置在各种工况下都能正常工作,扩大了装置的稳定运行范围。