小容值级联h桥型statcom直流侧电压脉动影响分析与控制研究

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1、中图分类号：TM464论文编号：102870318-SX086学科分类号：080800硕士学位论文小容值级联H桥型STATCOM直流侧电压脉动影响分析与控制研究研究生姓名姚建辉学科、专业电气工程研究方向电力电子与电力传动指导教师胡海兵教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonInfluenceandControloftheDC-LinkRippleso

2、ftheCascadedH-BridgeSTATCOMwithLowCapacitanceAThesisinElectricalEngineeringbyYaoJianhuiAdvisedbyProf.HuHaibingSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch，2018承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权

3、的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其它个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要随着新能源不断接入电网，电网非线性、冲击性及不平衡负荷的不断增多，电网电压稳定问题愈发突出，快速补偿负载端的无功功率可有效降低电能传输损耗，降低电力设备容量，维持电网电压稳定。静止同步无功补偿器（StaticSynchrono

4、usCompensator,STATCOM）作为当前最先进的无功补偿装置，具有动态响应快，补偿能力强，输出电流质量高等优点，是国内外的研究热点。级联H桥型STATCOM因结构简单，模块化等特点被广泛应用于高压大功率场合，减小级联H桥型STATCOM的直流侧电容容值对降低系统成本，减小系统体积重量具有重要意义。然而，电容容值降低会导致直流侧电压脉动增大从而对系统补偿容量，输出电流质量以及直流侧电压的控制产生影响，本文以小容值级联H桥型STATCOM为研究对象，就上述问题进行研究分析。电容容值减小后，直流侧电压脉动无法忽略，直流侧电压脉动将对系统的输出电压能力产生影

5、响，从而影响系统的输出电流范围。本文在充分考虑直流侧电压脉动的基础上，重新推导了交直流侧电压电流的幅值关系，在有效调制，直流侧电压最大值及最小值等条件的限制下，得到了小容值STATCOM系统补偿电流与直流侧电容容值的数学关系，并提出一种基于系统补偿能力的直流侧电容容值设计方法。系统不平衡时，直流侧不平衡的二次脉动电压会在交流侧引入大量三次谐波电流。为了研究直流侧电压脉动对交流侧谐波电流的影响，本文首先采用序分量分解法研究直流侧电压脉动与交流侧输出电压之间的关系。分析结果表明，当系统不平衡时，系统交流测输出电压中包含了一次和三次的正序，负序和零序分量，然而只有三次

6、谐波电压的正序与负序分量才会产生三次谐波电流。基于此分析结果，本文提出了一种新的三次谐波电流抑制方法，该方法仅补偿输出电压中的三次正序和负序分量，而不影响输出电压中的其他分量。电容容值减小后，电容电压对系统瞬时输入输出能量变得更加敏感，容易受到外界因素的影响而造成直流侧电压过压保护。为了增加系统运行的可靠性，本文在传统三层直流侧电压控制策略的基础上，引入二阶广义积分器实时提取峰值信息，将控制量变为直流侧电压峰值，实现了对直流侧电压峰值的闭环控制。结合MatlabSimulink仿真以及实验平台，对本文提出的补偿电流范围，三次谐波电流抑制策略及采用的直流侧电压峰

7、值控制策略进行了验证，仿真和实验结果表明本文推导结果的准确性及所提方法的有效性。关键词：无功补偿，小容值，STATCOM，补偿范围，谐波抑制，峰值控制I南京航空航天大学硕士学位论文ABSTRACTWiththerapidlyincreasednewenergyaswellasthenonlinear,impactandunbalanceloadsconnectedtothegrid,thestabilityofgridvoltagehasbecomeaprominentproblem.Immediatereactivepowercompensationatthe

8、loadscaneffe