大容量STATCOM的仿真研究及其基于DSP的实现

柔性交流输电系统FACTS(Flexible AC Transmission System)的出现，为现代电力系统的安全、经济、可靠和优质运行，提供了十分有效的手段，成为近年来一项有效改善电能质量的新兴技术。静止同步补偿器STATCOM(Static Synchronous Compensator)，作为FACTS家族中重要的一员，与传统的无功补偿装置相比，不仅降低了装置的体积和成本，而且具有更快的反应速度和更为平滑的调节特性。STATCOM借助其优越的控制性能和良好的补偿效果，成为了当今国内外的研究热点。 本文以大容量STATCOM装置的开发为主线，首先简要介绍了无功补偿装置的发展历程、STATCOM的优越性，以及其国内外研究现状。然后结合分析了STATCOM的主电路拓扑和工作原理，在主电路设计上采用三电平四重化技术。在此基础上，导出了STATCOM的暂态数学模型和稳态数学模型，为STATCOM的控制及仿真研究奠定了基础。 为使实验装置具备优良的性能，对STATCOMG的控制方法进行了研究。将模糊控制理论与多状态线性反馈控制规律相结合，为STATCOM设计了多目标和自适应模糊控制器。该控制器能适应电力系统参数的变化，在不同运行状态下辨识出电力系统的主要目标，从而采取正确的控制方式，充分发挥STATCOM的控制效果。然后在MATLAB下建立了STATCOM的仿真模型，进行一系列仿真验证了理论的准确性。 基于上述方案的确立，本文完成了基于数字信号处理器——DSP的STATCOM控制器的硬软件的方案设计。控制部分采用双CPU结构，分别为主控制器和脉冲发生器。其中主控制器完成数据采集、A／D转换、数据处理及人机接口等功能。脉冲发生器则根据主控制器的频率值和补偿角值，计算出各触发脉冲的相位并输出相应的驱动脉冲，经驱动电路送至逆变器驱动IGBT，使STATCOM产生相应的无功电流。