基于逆系统方法的dstatcom 建模与仿真研究

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1、基于逆系统方法的DSTATCOM建模与仿真研究申炜1，马晓民1，高韩平1，闫鹏2（1.陕西省电力公司生产人员培训中心，陕西，西安；2.陕西省电力公司西安供电局，陕西，西安）摘要：本文研究了DSTATCOM数学模型的建立方法和基于逆系统的DSTATCOM控制策略的仿真系统。本文通过对DSTATCOM工作原理的分析，从系统稳态模型出发分析DSTATCOM的控制关系，经过dq变换得到了动态数学模型。由数学模型建立了采用逆系统方法的DSTATCOM仿真模型，仿真的结果验证了逆系统方法对于改善DSTATCOM性能的可行性以及所建立的数学模型的正确性。关键

2、词：无功补偿；数学建模；逆系统；仿真中图分类号：TM714.3；TM46文献标识码：AThemodelingandsimulationoftheDSTATCOMBasedonInverseSystemMethodSHENWei1,MAXiao-min1,GAOHan-ping1,YanPeng2(1.Xi'anElectricPowerIndustrySchoolXi’an;2.Xi’anElectricPowerCompanyXi’an)Abstract：Thepapermainlydiscussestheestablishingmethod

3、sofDSTATCOMmathematicalmodelandthesimulationsystemofDSTATCOMcontrolstrategybasingontheinversesystem.Inthepaper,thoughanalyzingtheoperatingprincipleofDSTATCOM,thecontrolrelationshipofDSTATCOMisanalyzedfromthesystemicsteady-statemodel.Andthismodelcanbetransformedintodynamicmod

4、elbytheshiftofdq.ThemathematicalmodelestablishestheDSTATCOMsimulationmodelthatadoptedtheinversesystemmethods.ThesimulationresultshasconfirmedtheinversesystemmethodstowardsimprovingtheavailabilityofDSTATCOMperformancesandtheaccuracyoftheestablishedmathematicalmodel.Keywords:r

5、eactivepowercompensation;mathematicalmodel;inversesystem;simulation.0前言随着我国电网不断发展，电压等级的持续提升，超高压电网的建设，电能质量已成为不可忽视的问题。电网用户中设备大量采用电动机，压缩机，电力电子等装置，这些都使得无功功率需求不断增长，但是无功的增加使输电线路的损耗加大，负载的功率因数降低，导致输配电网电能质量下降。工业生产中很多电气设备在消耗有功功率的同时，也需要吸收无功功率，所以无功补偿装置作为提高供用电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少电能损耗，改善电

6、能质量的设备成为现代电网安全、经济运行必不可少的运行设备，是提高电网输配电质量的一个有效手段。使用了晶闸管技术的低电压中小容量配电网用STATCOM（又称为D-STATCOM-DistributionSTATCOM）可以对无功功率进行快速、动态的补偿，所以DSTATCOM作为无功补偿装置已越来越受关注。目前对于DSTATCOM的研究主要集中在数学模型的建立和所采用控制策略的研究，模型正确的建立和控制策略的最优是DSTATCOM正常有效运行的保证。在文献[1]中DSTATCOM的建模方法采用了“拓扑”建模法，但是“拓扑”建模计算量大，且不便于实现

7、控制。文献[2]是通过αβ变换和开关函数建立了DSTATCOM的模型，其缺点是模型将逆变器视为线性系统。本文从由DSTATCOM的等值电路，将滤波电抗器的损耗和逆变器损耗均考虑在内，建立了DSTATCOM的稳态模型和动态数学模型。控制方法是目前对于DSTATCOM研究的重点，在文献[3]、[4]中采用了PI解耦控制。传统的PI控制有使系统稳定、不易受干扰影响的优点，但是响应速度比较慢，对调节无功响应时间较长。逆系统作为新近研究DSTATCOM控制规律的一种方法，在1988年由清华大学的李春文教授提出。本文将利用逆系统方法解决DSTATCOM的控

8、制规律问题，并建立逆系统的仿真模型，来验证逆系统方法对DSTATCOM性能的改善。1DSTATCOM的工作原理DSTATCOM根据直流侧并联电容或者电