基于模塊化級聯(lián)多電平變換器的STATCOM研究
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δ很小，則Udc與id可視為線性關(guān)系，從而直流側(cè)電容電壓上層控制設(shè)計為有功電流的外環(huán)。下層控制針對子模塊的直流側(cè)電容電壓，根據(jù)功率平衡原理，圖2為子模塊單元電路與矢量圖。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/159381.htm
圖2a中，C為直流側(cè)電容，R為模塊等效損耗電阻，ik為橋臂電流，uk為模塊輸出電壓基波量。子模塊單元吸收和發(fā)出的有功量由ik，uk及其相位角θ決定。從而，通過調(diào)節(jié)uk的幅值與相位可對直流側(cè)電容電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)量與ik有關(guān)，將其設(shè)計為P調(diào)節(jié)器，其輸出疊加到交流側(cè)無功補償控制輸出的調(diào)制波上，這不影響交流側(cè)無功功率控制。根據(jù)交、直流側(cè)控制算法分析可得級聯(lián)型STATCOM控制框圖如圖3所示。其中，Sak，Sbk，Sck為CPS-SPWM的調(diào)制波。
5 實驗驗證
為驗證控制策略，研制了一臺3級的MMCC系統(tǒng)，主電路參數(shù)：電網(wǎng)電壓有效值Us=230 V，電網(wǎng)頻率f=50 Hz，并網(wǎng)電感Lc=4 mH，模塊直流側(cè)電容C=3 400μF，直流側(cè)電容電壓Udc=50 V，額定輸出電流Ic=10 A。實驗平臺主控制器為基于VME總線的控制機(jī)箱，實驗設(shè)備通過自耦變壓器與380 V電網(wǎng)連接。圖4為變換器輸出相電壓uca，線電壓ucab，直流側(cè)充電電壓Udcal，電網(wǎng)相電壓usa和電網(wǎng)相電壓相位角θ波形。其中，uca為7電平，ucab為13電平，uca與usa同相位。圖5為變換器動態(tài)實驗波形，其中無功功率電流分量是通過VME機(jī)箱的D／A板輸出測得。電流值為6 A，在容性模式下變換器輸出電流THD為2．8％，在感性模式下的變換器輸出電流THD為3．5％。
無功電流iq為控制系統(tǒng)D／A輸出的波形，此處只表現(xiàn)動態(tài)波形。圖6示出無功功率補償系統(tǒng)，在負(fù)載為容性情況下，加入補償前后usa，isa波形。由圖可知，系統(tǒng)補償效果良好。
6 結(jié)論
對級聯(lián)型靜止同步補償器的主電路結(jié)構(gòu)與原理，載波相移PWM技術(shù)，功率解耦控制算法和分布式直流側(cè)電壓控制算法進(jìn)行了研究，在一臺以VME機(jī)箱控制的3級模塊化級聯(lián)多電平變換器靜止同步補償器系統(tǒng)上對控制策略進(jìn)行了實驗驗證，實驗結(jié)果表明，功率解耦控制算法實現(xiàn)簡單，計算量小，其控制的靜止同步補償器系統(tǒng)動態(tài)性能良好：分層、分布式直流側(cè)電壓控制算法可有效抑制直流側(cè)電容電壓的波動。以上算法亦可推廣到多級高壓模塊化級聯(lián)多電平變換器裝置上。
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