隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，用電量不斷增加，導致電網(wǎng)的感性負載也隨之增加，從而增加了電網(wǎng)的無功需求，降低了電網(wǎng)的效率和經(jīng)濟效益，削弱了電網(wǎng)的供電能力。因此進行安全可靠和高質(zhì)量的供電成為電力系統(tǒng)的首要問題。 MMC不但擁有傳統(tǒng)CHB的模塊化結構，可以有效的抑制環(huán)流，諧波含量較低，可同時完成DC-AC和AC-DC四象限運行，便于裝配，適用于高壓大功率有功變換場合。對于多電平技術在STATCOM領域中的應用具有非常重要的意義。本文針對模塊化多電平STATCOM系統(tǒng)給出了相應控制策略，設計并搭建了實驗平臺，對相關策略進行了實驗驗證。 首先，分析了模塊化多電平STATCOM的工作原理并給出了控制策略。通過對傳統(tǒng)MMC預充電方法利弊的分析，給出了一種適合模塊化多電平STATCOM的可利用交流電網(wǎng)預充電的方法。由于MMC模塊相互獨立，且主器件為非理想器件，因此直流電容電壓極易發(fā)生不平衡及脈動現(xiàn)象。針對此問題，本文給出了一種和載波移相調(diào)制方法相配合的電容電壓均衡控制策略，并采用基于d-q解耦變換的方法對模塊化多電平STATCOM的電流及母線總電壓進行控制，最終實現(xiàn)了動態(tài)無功補償、母線總電壓的穩(wěn)定以及電容電壓均衡控制。 其次，本文針對該課題設計并搭建了輸出線電壓9電平，容量為2kVar的模塊化多電平STATCOM實驗平臺。平臺的設計重點包括電容、電感參數(shù)的選取以及電路結構的設計。由于系統(tǒng)涉及的模塊數(shù)較多，驅(qū)動信號數(shù)量較大，而且瞬時功率理論中，需要對電壓電流進行大量采樣，因此本系統(tǒng)選用基于DSP與FPGA相配合的主從式控制系統(tǒng)。在子模塊中，利用ARM對電容電壓進行采樣和存儲，并利用CAN總線來進行數(shù)據(jù)的傳輸與交換。 最后，對控制策略進行實驗驗證。為了驗證控制策略的可行性，在PSCAD中搭建了9電平模塊化多電平STATCOM仿真模型，仿真波形與理論分析相一致；通過編寫DSP與FPGA的程序，對電容電壓平衡控制策略進行了驗證，分析了空載、阻感性負載及并網(wǎng)運行三種工況下的電壓平衡情況，達到了比較理想的控制效果。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM761.12
文章目錄
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 課題背景及研究意義
1.2 國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析
1.2.1 STATCOM 研究現(xiàn)狀
1.2.2 多電平技術在 STATCOM 中的應用
1.2.3 模塊化多電平變換器（MMC）的研究現(xiàn)狀
1.3 課題主要研究內(nèi)容
第2章 模塊化多電平 STATCOM 工作原理分析
2.1 引言
2.2 模塊化多電平 STATCOM 工作原理分析
2.2.1 模塊化多電平 STATCOM 的拓撲結構
2.2.2 模塊化多電平 STATCOM 原理分析
2.2.3 模塊化多電平 STATCOM 調(diào)制方法分析
2.3 模塊化多電平 STATCOM 控制策略分析
2.3.1 STATCOM 基本結構介紹
2.3.2 STATCOM 工作原理分析
2.3.3 模塊化多電平 STATCOM 控制策略分析
2.4 本章小結
第3章 系統(tǒng)平臺設計與搭建
3.1 引言
3.2 系統(tǒng)參數(shù)設計
3.2.1 系統(tǒng)總體介紹
3.2.2 系統(tǒng)參數(shù)設計
3.3 硬件電路設計
3.3.1 控制系統(tǒng)硬件設計
3.3.2 MMC 子模塊硬件設計
3.4 本章小結
第4章 系統(tǒng)控制策略分析及仿真
4.1 引言
4.2 模塊化多電平 STATCOM 預充電控制策略分析
4.3 模塊化多電平 STATCOM 解耦控制策略分析
4.4 鎖相環(huán)控制算法分析
4.5 電容電壓平衡控制算法分析
4.6 系統(tǒng)的仿真
4.6.1 系統(tǒng)的主電路模型及主要模塊組成
4.6.2 仿真波形分析
4.7 本章小結
第5章 實驗與分析
5.1 引言
5.2 系統(tǒng)軟件程序設計
5.3 實驗波形分析
5.3.1 載波移相調(diào)制模塊
5.3.2 鎖相模塊
5.3.3 電容電壓平衡控制實驗結果
5.4 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文及其他成果
致謝
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本文編號：
1456508
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