使用四象限变换器实现D-STATCOM的控制策略论文说明

　　为了解决电力网络中电能质量不高的问题，凭借更好的谐波抑制性能、更迅速的动态响应速度和更显著的经济效益，D-STATCOM具有很重要的研究意义。传统电压型四象限变换器通过采用PWM技术，具有网侧电流可控、能量可双向流动等优点而得到广泛应用。在大功率场合下，传统电压型四象限变换器为了保证效率，开关频率一般很低，为了满足谐波标准要求，网侧电感的值需要很大，以保证谐波的有效滤除，但是网侧电感的加大也会导致系统动态响应速度的降低、装置体积和成本的增加。在相同的谐波标准要求下，由于高频段更好的衰减特性，LCL滤波器电感的总和取值可以比单L滤波器电感的值更小，进而使得装置体积变小，成本降低。然而LCL滤波器的引入会使得原来的一阶系统变为三阶系统，含有明显的谐振尖峰，导致系统的不稳定，因此对D-STATCOM控制系统的设计需要考虑谐振的抑制方法。D-STATCOM通过对不平衡电流进行各序分量检测，在闭环控制系统下可以实现各序分量补偿。

　　本文首先对电压型四象限变换器的工作原理进行了相关介绍，并在电路理想的假设下，基于三相静止abc坐标系、两相静止a坐标系和两相旋转dq坐标系这三种坐标系下，建立了基于LCL滤波器的三相电压型四象限变换器的数学模型。在建立数学模型之后，本文通过比较LCL滤波器和单L滤波器得出了LCL滤波器的相关特性。根据LCL滤波器的特性，文章首先介绍了常规的电压电流双闭环控制系统控制器的设计，并在该设计的基础上，研究了针对LCL滤波器的谐振抑制的方法，包括无源阻尼法和有源阻尼法。鉴于有源阻尼法在损耗、效率等因素的优势，本文将常规双闭环系统中的电流单环变为电流双环，并对该控制系统控制器的设计进行了研究，并通过仿真实验对设计进行了验证，实验证明设计合理有效，系统工作正常。

　　对D-STATCOM的研究，本文主要以基于LCL滤波器的电压型四象限变换器作为电路结构，以电流内环为网侧电流和机侧电流的双环控制系统作为基本控制策略，通过对不平衡电流进行各序分量检测，对各序分量进行建模，得出D-STATCOM的控制策略，并通过仿真实验对设计进行了验证，实验证明系统补偿效果良好。