指定次谐波补偿的STATCOM控制方法研究与实现

• 作 者: 蒋美娜
• 机 构: 北京交通大学
• 出 处: 北京交通大学
• 发表日期: 2017年01期
• 关键词: 静止同步补偿器 无功补偿 指定次谐波补偿 三相不平衡 谐波PI控制器 重复控制

随着全球能源互联网的飞速发展,对电能质量的要求也更高,因此对其进行深入研究有着非常重要的意义。静止同步补偿器(STATCOM)是由全控型变流器形成的高动态无功补偿器,具有可控性强、控制精度高、快速、灵活等特点,能够对系统的无功功率进行补偿,消除谐波,补偿三相不平衡,改善电能质量。本文针对现有方法的不足,以三相三线STATCOM为研究对象,提出指定次谐波补偿的STATCOM控制方法。分析了 STATCOM的工作原理和系统构成,建立了三相三线STATCOM在三相静止坐标系下的数学模型,通过坐标变换推导了两相静止、两相旋转坐标系下的数学模型。研究了 SVPWM调制策略,分析了 SVPWM原理和控制算法。研究了基于同步旋转坐标变换的谐波检测方法,设计了基于多同步旋转坐标变换的电流检测方法。提出改进型无功补偿的基波无功控制方法,分别对电流内环、电压外环、模式选择的设计方法进行了研究。在多同步旋转坐标变换的基础上,建立了多同步旋转坐标系下STATCOM的数学模型,研究了谐波PI控制器的设计方法。将基波控制和谐波控制结合起来,设计了基于PI控制的指定次谐波补偿的STATCOM控制器。鉴于谐波PI控制器的跟踪效果较差,为了进一步提高指定次谐波的补偿精度,利用谐波PI控制器和插入式重复控制器设计了复合电流调节器,复合电流调节器能够保留两种控制器各自的优点,弥补不足。接着,设计了基于重复控制的指定次谐波补偿的STATCOM控制器。最后,在PSCAD仿真软件中搭建了三相三线STATCOM的仿真模型,对所提出的控制方法进行验证。结果表明,基于PI控制的指定次谐波补偿控制方法和基于重复控制的指定次谐波控制方法均能对基波无功和指定次谐波、不平衡进行精确补偿,后者谐波补偿效果更优。