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随着电力系统的不断发展,无功补偿受到越来越多的关注。静止无功发生器(SVG)作为动态无功补偿装置,因其响应速度快、补偿电流不受电网电压影响等优点,已成为无功功率补偿研究的重点。在SVG的诸多主电路拓扑中,级联H桥多电平结构最具优越性。因此本论文针对级联H桥多电平结构的SVG及其控制策略展开研究。 首先详细介绍 SVG的基本原理,分析、比较 SVG常用的三种多电平结构,以体现级联H桥多电平结构的优势。分析H桥功率单元的工作原理,据此分别建立级联H桥SVG在三相静止和在两相旋转坐标系下的数学模型。 其次,根据瞬时无功功率理论,探讨无功电流检测方法,采用dq旋转坐标系下带前馈解耦控制的直接电流控制方法。将H桥看作一个三电平逆变器,运用简化的三电平空间矢量调制与载波移相调制相结合,得出移相式SVPWM调制方法,仿真结果验证了此法的可行性。 再次,针对级联型静止无功发生器(SVG)直流侧电容电压平衡控制的问题,从理论上详细分析插入额外电压和调制电压叠加分量两种方法之间的内在联系,将两种方法相结合并加以改进,提出一种可实现级联H桥SVG中各相桥间电容电压独立平衡控制的简化叠加有功分量方法。此法通过引入锁相得到的相位信息代替SVG输出电流加以简化,将控制额外电压作为有功分量叠加到调制电压上,来实现直流侧电容电压的独立平衡控制。无需外加设备,简便易行,能有效地提高SVG的稳定性,仿真结果验证了此法完全可行。 最后,使用Matlab/Simulink,设计了三相五级H桥SVG仿真实验系统,以验证SVG对无功功率的补偿性能和直流侧电容电压平衡控制的性能。在大量仿真的基础上,基于TMS320F2812 DSP搭建了构成级联H桥SVG的一个单相两级H桥逆变器的实验系统,给出了实验结果。