H型级联静止同步补偿器主电路及其控制策略研究

【摘要】：静止同步补偿器(STATCOM)具有综合进行无功补偿、电压稳定、谐波抑制、三相平衡等的优越性能,近年来成为全面改善电能质量的重要设备。随着高压、超高压电力系统的快速发展,对高压大容量静止同步补偿器的需求也日趋旺盛,H-C STATCOM因输出谐波含量低、器件利用率高、易于实现高压大容量拓展而被备受关注。但是,H型级联STATCOM(H-C STATCOM)是一个复杂的柔性交流输电系统控制器,其主电路的设计方法、电流内环解耦控制、外环无功功率控制、节点电压的控制和电容电压的平衡控制仍存在许多需要解决的问题。本文以H型级联静止同步补偿器主电路及其控制策略为研究对象,首先分析了两电平STATCOM的工作原理和数学模型,根据两电平的原理推导出H-C STATCOM的数学模型,并通过开关函数法分析H-C STATCOM主电路的H桥模块电平叠加原理及其级联方式。在此基础上,深入研究了H-C STATCOM输出控制,针H型对级联STATCOM的强耦合非线性系统特点,探索了基于单神经元的解耦控制策略、逆系统模型加PI功率外环控制方法和参数自整定模糊PI定PCC节点电压控制技术。然后,针对H-C STATCOM直流侧电容电压不平衡问题,分析了H-C STATCOM直流侧电容电压不平衡的产生机理、影响因素,探讨了抑制不平衡的分级控制方法,其基本思想是运用正序电流控制实现H-C STATCOM,总体电压控制,运用负序电流实现各相变流器间直流电压的平衡控制,通过调整HBI模块输出电压幅值和相位差实现单个HBI模块的电容电压控制。最后,研究了H-C STATCOM的设计方法,并着重从级联数、连接电感、直流电容的确定和电力电子器件的选择以及连接电感、直流电容和开关频率的影响因素等方面出发,分析了H-C STATCOM设计的原则和过程,并进行了仿真实验,给出了仿真结果。本文探索的H-C STATCOM主电路结构,为装置的低谐波输出提供了坚实的物质基础,探索的H-C STATCOM输出控制,实现了在参数扰动情况下的完全解耦,解决了普通前馈解耦因不完全解耦造成的响应速度慢、精度不高的缺陷,探讨的H-C STATCOM直流侧电容电压不平衡控制方法,提高了H-C STATCOM的鲁棒性和抗扰动能力,研究的H-C STATCOM设计方法为H-C STATCOM工程设计提供合理的技术路线。仿真结果进一步验证了H型级联静止同步补偿器主电路及其控制策略的正确性。
【关键词】：H型级联STATCOM 主电路 控制 单神经元 PI 分级
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM761