● 摘要
随着现代科技的飞速增长，人们对电力品质也有了越来越高的期待。而静止无功补偿器（STATCOM）作为柔性交流输电系统（FACTS）的一项核心技术，可以有效地提高电力系统暂态电压稳定性。本文以三角形连接的链式STATCOM主电路进行建模分析以及参数设计，并深入探讨了在三相负载不平衡，电网电压不平衡，容感性负载瞬间切换等暂态过程下的控制策略。最后在工业样机上做了实验验证了算法的有效性。主电路分析是研究角接链式STATCOM的基础。本文根据基尔霍夫定律将STATCOM等效为三个单相链式STATCOM，并通过数学分析得出了STATCOM的数学模型，推导出了其稳态表达式，在此基础上，分析了电容，电感，开关频率等因素对补偿器性能的影响。 直流侧电容的平衡问题一直是链式STATCOM的技术难题之一。本文从能量守恒的角度得出了级联H桥单元吸收和消耗能量的不一致导致了直流侧电容电压的不平衡。通过分析H桥单元输出电压，电流以及直流侧电容充/放电状态的关系，提出了基于有功电压矢量叠加的平衡控制方法，该方法通过在链节输出电压中叠加有功分量从而改变其吸收的有功来实现直流电容电压平衡。通过Matlab仿真证明该策略的有效性以及快速性。链式STATCOM在暂态下的控制是另一技术难题。常见暂态过程包括电网电压不平衡，三相负载不平衡，容感性负载切换等。本文通过分析得出在不平衡时STATCOM不仅会输出正负序电压，还会产生三次谐波，因而得出在不平衡工况下链式STATCOM的正确等效序网，并指出STATCOM需要同时输出正序，负序及零序分量各相才能输出任意可控大小的无功电流，并提出了分相瞬时电流控制策略以及基于负序的相间控制。论文最后通过Matlab仿真和RTDS实验证明了以上控制策略的正确性和有效性，为后续的更加恶劣工况下STATCOM的运行提供了良好的理论证明和指导意义。