链式静止同步补偿器的控制与保护策略研究(袁志_昌博士论文)

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1、链式静止同步补偿器的控制与保护策略研究(申请清华大学工学博士学位论文)培养单位：电机工程与应用电子技术系学科：电气工程研究生：袁志昌指导教师：韩英铎教授副指导教师：刘文华研究员二○○六年四月链式静止同步补偿器的控制与保护策略研究袁志昌ControlandProtectionStrategiesofCascadeStaticSynchronousCompensatorDissertationSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentofthereq

2、uirementforthedegreeofDoctorofEngineeringbyYuanZhichang(ElectricalEngineering)DissertationSupervisor:ProfessorHanYingduoAssociateSupervisor:ProfessorLiuWenhuaApril,2006关于学位论文使用授权的说明本人完全了解清华大学有关保留、使用学位论文的规定，即：清华大学拥有在著作权法规定范围内学位论文的使用权，其中包括：（1）已获学位的研究生必须按学

3、校规定提交学位论文，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上交的学位论文；（2）为教学和科研目的，学校可以将公开的学位论文作为资料在图书馆、资料室等场所供校内师生阅读，或在校园网上供校内师生浏览部分内容；（3）根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》，向国家图书馆报送可以公开的学位论文。本人保证遵守上述规定。（保密的论文在解密后遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要本论文以链式STATCOM为研究对象，结合上海电网±50Mvar链式STATCOM的研究和工程需要，对链式STAT

4、COM装置级的控制与保护进行了系统而深入的研究，涵盖了PWM控制策略，快速动态无功控制以及异常工况下的控制与保护各方面的内容。优化PWM方法和载波移相PWM方法是两种适用于链式STATCOM的PWM控制策略，它们在应用中都会遇到一些实际问题。对于优化PWM方法，论文提出一种开关模式轮换的方法以解决上下桥臂开关利用率不均衡的问题；并提出将抑制开关点电容电压纹波作为优化方程的约束条件之一，可防止纹波过高对开关器件的危害。对于载波移相PWM方法，论文指出了载波频率太低造成串联各单相桥电容电压不平衡的问题，并

5、给出载波频率选择的依据；分析了规则采样造成逆变器输出电压相位滞后的问题，给出滞后角度的计算公式，据此在脉冲发生器中引入补偿校正，可消除相位滞后的负面影响。快速的动态无功响应是STATCOM区别于其它无功补偿装置的重要性能指标，也是充分发挥装置效用的前提。论文以链式STATCOM三维非线性暂态模型为基础，充分考虑装置内部可能存在的不对称现象，提出了一种自平衡的反馈线性化控制方法，获得稳定快速的动态无功响应，响应时间小于5ms，并可有效控制电容电压。该方法已应用于上海电网±50Mvar链式STATCOM中

6、。研究异常工况下链式STATCOM的控制与保护，可以拓宽装置的安全运行区，在系统异常的时候能最大限度地发挥装置的动态无功补偿作用。论文提出一种改进的软锁相环，为各种工况下系统电压相位的快速检测提供统一的算法。提出一种协调正、负序电压电流的最优控制模式，可保证装置在系统电压不平衡时持续稳定运行。设计了一种分相瞬时电流跟踪控制方法，有机地结合了改进的软锁相环和最优控制模式，为装置在各种异常工况下持续稳定工作提供了统一的解决方案，获得良好的控制效果。对±18kvar链式STATCOM物理样机的控制系统进行了

7、改进。并以该样机为平台，对论文的主要内容作了充分的实验研究，获得了大量的实验数据，有力地验证了论文的结论。关键词：链式静止同步补偿器；PWM控制策略；动态无功控制；异常工况IAbstractAbstractThisdissertationiscloselyrelatedtotheprojectof±50MvarCascadeSTATCOMatShanghaiPowerGrid.Itaimstoprovideacomprehensiveandsystematicresearchonthecontrola

8、ndprotectionofCascadeSTATCOM,whichincludesPWMstrategies,reactivepowercontrolandcontrolunderabnormalsystemconditions.OptionalPWMandPhaseShiftPWMaretwoPWMstrategiesthatcanbeimplementedinCascadeSTATCOM.However,somepracticalproblemsa