使用四象限變換器實現(xiàn)D-STATCOM的控制策略論文說明

　　為了解決電力網(wǎng)絡(luò)中電能質(zhì)量不高的問題，憑借更好的諧波抑制性能、更迅速的動態(tài)響應(yīng)速度和更顯著的經(jīng)濟(jì)效益，D-STATCOM具有很重要的研究意義。傳統(tǒng)電壓型四象限變換器通過采用PWM技術(shù)，具有網(wǎng)側(cè)電流可控、能量可雙向流動等優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用。在大功率場合下，傳統(tǒng)電壓型四象限變換器為了保證效率，開關(guān)頻率一般很低，為了滿足諧波標(biāo)準(zhǔn)要求，網(wǎng)側(cè)電感的值需要很大，以保證諧波的有效濾除，但是網(wǎng)側(cè)電感的加大也會導(dǎo)致系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)速度的降低、裝置體積和成本的增加。在相同的諧波標(biāo)準(zhǔn)要求下，由于高頻段更好的衰減特性，LCL濾波器電感的總和取值可以比單L濾波器電感的值更小，進(jìn)而使得裝置體積變小，成本降低。然而LCL濾波器的引入會使得原來的一階系統(tǒng)變?yōu)槿A系統(tǒng)，含有明顯的諧振尖峰，導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定，因此對D-STATCOM控制系統(tǒng)的設(shè)計需要考慮諧振的抑制方法。D-STATCOM通過對不平衡電流進(jìn)行各序分量檢測，在閉環(huán)控制系統(tǒng)下可以實現(xiàn)各序分量補(bǔ)償。

　　本文首先對電壓型四象限變換器的工作原理進(jìn)行了相關(guān)介紹，并在電路理想的假設(shè)下，基于三相靜止abc坐標(biāo)系、兩相靜止a坐標(biāo)系和兩相旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系這三種坐標(biāo)系下，建立了基于LCL濾波器的三相電壓型四象限變換器的數(shù)學(xué)模型。在建立數(shù)學(xué)模型之后，本文通過比較LCL濾波器和單L濾波器得出了LCL濾波器的相關(guān)特性。根據(jù)LCL濾波器的特性，文章首先介紹了常規(guī)的電壓電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)控制器的設(shè)計，并在該設(shè)計的基礎(chǔ)上，研究了針對LCL濾波器的諧振抑制的方法，包括無源阻尼法和有源阻尼法。鑒于有源阻尼法在損耗、效率等因素的優(yōu)勢，本文將常規(guī)雙閉環(huán)系統(tǒng)中的電流單環(huán)變?yōu)殡娏麟p環(huán)，并對該控制系統(tǒng)控制器的設(shè)計進(jìn)行了研究，并通過仿真實驗對設(shè)計進(jìn)行了驗證，實驗證明設(shè)計合理有效，系統(tǒng)工作正常。

　　對D-STATCOM的研究，本文主要以基于LCL濾波器的電壓型四象限變換器作為電路結(jié)構(gòu)，以電流內(nèi)環(huán)為網(wǎng)側(cè)電流和機(jī)側(cè)電流的雙環(huán)控制系統(tǒng)作為基本控制策略，通過對不平衡電流進(jìn)行各序分量檢測，對各序分量進(jìn)行建模，得出D-STATCOM的控制策略，并通過仿真實驗對設(shè)計進(jìn)行了驗證，實驗證明系統(tǒng)補(bǔ)償效果良好。