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《链式STATCOM电容电压不平衡现象研究_二_数学模型》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第27卷第17期电力系统自动化Vol.27No.172003年9月10日AutomationofElectricPowerSystemsSept.10,200335链式STATCOM电容电压不平衡现象研究(二)数学模型耿俊成,刘文华,袁志昌(清华大学电机系,北京市100084)摘要:电容电压不平衡及其控制是链式静止同步补偿器(STATCOM)安全可靠运行必须解决的关键问题。文中建立了链式STATCOM的数学模型,揭示了电容电压不平衡现象产生的机理,正确描述了逆变桥各参数对电容电
2、压分配的影响。基于PSCAD的仿真验证了模型的正确性。该模型对于电压平衡控制策略的设计具有重要意义。关键词:静止同步补偿器;链式多电平逆变器;电容电压不平衡;数学模型中图分类号:TM761.120引言下假设:a.系统。由文献[1]可知,电容电压不平衡是链式静止同步补偿器(STATCOM)直流电容器完由于各逆变桥参数之间存在差异,导致输入能量与全分开,如何使各电容器上的电压保持一致,是装置自身损耗不一致,经长时间的积累造成的。在这一安全可靠运行的关键。而电容电压不平衡机理的研过程中,只要各逆变桥的调制
3、比以及STATCOM输出究则是制定平衡控制策略的基础。文献[1]基于数电压的相位不变,装置输出无功就基本不变。因此,字仿真和原理样机试验研究了电容电压不平衡的机在研究电容电压不平衡问题时,可将系统等效为一理,分析和讨论了各种因素对电容电压不平衡的影交流电流源。响。然而,该文献仅给出了定性的结论。为了给出b.装置损耗。包括各逆变桥损耗和连接电抗定量的结论,以满足控制器设计的需要,应建立链式器损耗。连接电抗器损耗可等效为串联电阻;逆变STATCOM的数学模型。[1]桥损耗可分为串联型、混合型和并联型等3类
4、。链式STATCOM由多个逆变桥串联而成,拓扑结串联型损耗主要是器件的导通损耗,这部分损耗仅构十分复杂。装置中既包含电感、电容之类的线性与装置电流有关,与直流电压无关,可用串联电阻表元件,又包含强非线性的开关元件。因此,建立一个示;混合型损耗主要是器件的开关损耗,既与直流电简单而又实用的数学模型并非易事。电力电子装置[2,3]压有关,也与装置电流有关,可等效为与电容器并联的建模方法一般有两种:一种是拓扑建模方法,的受控电流源;并联型损耗包括器件断态损耗、电容该方法与主电路结构密切相关,不具有普遍的适用
5、器自身损耗和吸收回路损耗等,与装置电流无关,仅性,而且往往过于复杂;另一种是平均建模方法,该与直流电压有关,可等效为与电容器并联的电阻。方法在形式上较为简单,但需要事先对电路进行正c.逆变桥控制方式。采用正弦载波调制控制确的分析、合理的假设和适当的近似。方式,各逆变桥触发脉冲指令完全相同。本文采用平均建模法,将电容电压视为直流分d.触发脉冲差异。由于触发脉冲指令需要经量与交流分量之和,把电流和开关函数分解为基波过若干逻辑电路和放大环节,开关器件门极驱动脉分量及谐波分量,从而得到了反映电容电压不平衡冲之
6、间或多或少存在一定的误差,表现为开关函数特性的链式STATCOM数学模型。基于PSCAD的仿相位的差异。真验证了模型的正确性。1.2链式STATCOM的数学描述1链式STATCOM数学模型链式STATCOM原理电路如图1所示。该装置由n个逆变桥串联而成,通过连接电抗1.1模型的假设条件LS接入系统。系统为一交流电流源,其有效值为I。在建立链式STATCOM数学模型之前,首先做如连接电抗器损耗和所有逆变桥的串联型损耗统一用串联电阻RS表示,混合型损耗和并联型损耗分别收稿日期:20030102;
7、修回日期:20030411。36电力系统自动化2003,27(17)容量和电压电流谐波无关。这与文献[1]的分析结果一致。2模型分析和仿真验证为了进一步验证模型的准确性,本文建立了链式STATCOM的PSCAD仿真模型。如图2所示,STATCOM采用三相三角形接法,每相由3个逆变桥串联而成。每相串联的电抗器为2.4mH,直流侧电图1链式STATCOM原理电路Fig.1SchematicsofcascadeSTATCOM容均为4000!F。STATC
8、OM额定容量为1.35MVA,直接接入无穷大系统,系统线电压为1.5kV。用受控电流源kjI(j=1,2,,n)和电阻Rj(j=1,2,,n)表示。对逆变桥j,有:duj(t)uj(t)Cj++kjI=i(t)SW(t,j)(1)dtRj式中:SW(t,j)为逆变桥j的开关函数。当T1,T4导通时,SW=1;当T2,T3导通时,SW=-1。电容电压可表示为直流分量和交流分量之和:uj(t)=Uj-(t)+uj~(t)(2)式中:Uj-(t)为电容电压
