大容量链式STATCOM主电路及控制策略的研究

链式STATCOM有着响应速度快、体积小,造价低、易冗余等诸多优点,是第三代无功补偿装置的典型代表,链式STATCOM的应用能显著地提高系统的电压稳定极限,提升风电场的低电压穿越能力,提升电力系统电能质量,并能有效降低网络中获得损耗。作为二十一世纪新兴发展的技术,链式STATCOM在智能化输配电网中有着极为广阔的前景,因此需要针对链式STATCOM开展深入而广泛的研究。本文根据实际的工程需要对STATCOM的主电路及其控制策略展开了深入广泛的研究。 文章首先介绍了链式STATCOM的工作原理,根据瞬时无功理论确立了同步旋转坐标系的变换矩阵,建立了链式STATCOM在同步旋转坐标系下的数学模型并予以分析,结合实际链式STATCOM产品的研发,选取了链式STATCOM的主电路拓扑结构,确立了主电路的拓扑结构及主要器件参数类型。 研究设计了链式STATCOM的控制策略,并在PSCAD中搭建了仿真模型予以验证。器件级控制策略采用调制波反相的单极倍频的载波移相技术,各个H桥载波相位依次相差180°/N载波频率选择为500Hz；装置级控制策略采用直接电流解耦和三级直流稳压的控制策略,保证了装置的动态无功响应以及直流侧电容电压的稳定；系统级控制策略设计了恒母线电压以及恒功率的控制方式。 分析了忽略负序和负序电压前馈的直接电流解耦控制策略在系统不平衡工况下存在的问题,建立了链式STATCOM在系统电压不平衡工况下的数学模型,在此基础上提出了一种改进的正负序双电流内环的控制策略,既解决了系统不衡工况下链式STATCOM过流及换流链电压不均衡的问题,同时也优化了平衡系统换流链的直流电压均衡,保证了装置持续稳定的工作以及功能作用的发挥。 在PSCAD软件中搭建了STATCOM的仿真模型,验证了各个控制策略的有效性。