h桥级联型statcom直流侧电压平衡策略研究

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1、硕士学位论文H桥级联型STATCOM直流侧电压平衡策略研究StudyontheH-bridgeCascadedSTATCOMDCVoltagebalancestrategy作者：杨擎导师：周娟教授中国矿业大学二○一五年五月中图分类号TM461学校代码10290UDC621.3密级公开中国矿业大学硕士学位论文H桥级联型STATCOM直流侧电压平衡策略研究StudyontheH-bridgeCascadedSTATCOMDCVoltagebalancestrategy作者杨擎导师周娟申请学位工学硕士培养单位信电学院学科专业电气工程研究方向

2、电能质量控制答辩委员会主席评阅人二○一五年五月论文审阅认定书研究生杨擎在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢本论文是在我的导师周娟教授的悉心指导下完成的,处处凝结着周老师的心血与汗水。在攻读硕士学位的三年里,周老师渊博的知识、严谨的治学作风、谦逊的为人和执着的敬业精神深深的感染着我，也影响着我。在这里我要向敬爱的周老师表示感谢

3、,谢谢您三年来对我的谆谆教诲,从您身上学到的知识和品质将使我受益终生。杜少通博士悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向杜博士表示衷心的谢意。此外，在实验室工作及撰写论文期间，魏琛、刘马隆、高超绪、高洋、王晓莹、楚程媛、汪山林等同学对我论文的研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。最后，衷心的感谢我的家人,是他们一直以来的关心、鼓励和支持使我圆满完成了三年学业。他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。这里谨向为本文做出直接或间接贡献的老师、同学、朋友们致以衷心的感谢。摘

4、要H桥级联型STATCOM具有模块化、易扩展等优点，广泛应用于中高压无功补偿领域。然而由于各H桥单元直流侧电容相互独立，电容电压难以保持一致，直流侧电压的控制效果直接影响装置交流侧的输出能力，因此实现直流侧电容电压的均衡控制是保证装置正常运行的关键技术之一。基于H桥级联型STATCOM的基本结构与补偿原理，对单极倍频载波相移与载波同相层叠调制策略的调制原理与存在的问题进行分析，探讨单极倍频载波相移调制对相内各单元直流侧电压的影响和载波同相层叠调制输出电压的消谐特性。对载波同相层叠调制算法进行简化。针对H桥级联型静止同步补偿器启动过程中

5、预充电阶段存在的直流侧电容升压不足的问题，对采用不控整流方式的预充电过程进行分析，在此基础上，提出一种改进的预充电控制策略。通过仿真与实验验证改进的预充电控制策略的有效性与可行性。建立装置的损耗模型，基于此模型进行理论推导，分析影响相内直流侧电压平衡的因素。针对单极倍频载波相移与载波同相层叠调制策略，选取与之适用的相内直流侧电压平衡策略，对两种平衡策略的控制原理进行阐述，分析其各自存在的局限性。基于载波同相层叠调制策略提出一种适用于五电平H桥级联型STATCOM改进的脉冲轮换直流侧电压平衡策略。通过仿真与实验对该直流侧电压平衡策略的控

6、制效果与动态性能进行验证。针对星形结构级联型STATCOM存在相间直流侧电压不平衡的问题，建立非理想电网条件下装置的功率模型，对装置各相吸收的有功功率进行分析。在此基础上，推导装置注入零序电压与负序电流平衡相间直流侧电压的理论基础，依据两种平衡策略各自特点，将两种平衡策进行组合并推导切换条件。通过仿真与实验在装置三相直流侧电压不平衡度突变的情况下对该相间直流侧电压平衡策略的控制效果与切换条件判别的有效性进行验证。该论文有图46幅，表9个，参考文献84篇。关键词：H桥级联；STATCOM；直流侧电压平衡；预充电；调制策略IAbstrac

7、tTheSTATCOMbasedoncascadedH-bridgehaswidelyapplicationprospectinmiddleandhighvoltagereactivecompensationfiledforitsmodularizationandeasyextension.However,becauseofeachH-bridgemodulecapacitorisindependent,capacitorvoltagekeepsbalancinghardly.ThecontroleffectofDCvoltagein

8、fluencesSTATCOMoutputabilitydirectly,soitisthekeytoguaranteenormaloperation.Basedonbasicstructureandcompensati