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静止同步串联补偿器(Static Synchronous Series Compensator, SSSC或S3C)对于提高电网的稳定性,增强传输能力具有重要意义。本文的工作依托于国家自然科学基金项目:基于非正交坐标系SVPWM的SSSC调制原理与直流电压平衡方法研究(项目号:50577024)开展,主要针对H桥级联式SSSC主电路拓扑分析、数学模型、调制策略、控制策略等关键核心技术问题进行深入研究。主电路拓扑分析是研究H桥级联式SSSC特性的基础。论文给出了H桥级联式SSSC主电路拓扑配置及采用原则。提出了阻抗补偿域的概念,给出了确定阻抗补偿域的具体方法。首次给出了在一定参考阻抗下,计及脉冲触发时刻的H桥级联结构SSSC输出电压的准稳态数学模型。在此基础上,给出了直流侧电容值的选择方法。建立了H桥级联式SSSC的大步长动态相量模型。调制策略是SSSC完成控制功能的基本保证。论文基于非正交KL坐标系多电平SVPWM,提出了一种改进的线电压调制策略,该策略物理意义更加明确,形式更加简洁。得到了改进的三相对称的单相调制算法及三相不对称情况输出的广义调制策略。首次提出了PWM的静态调制误差(PWMSME)的概念。以SPWM为例,给出了其量化的表达式。得出了基于载波移相SPWM的级联式SSSC输出电压谐波的分布规律。直流电容电压的平衡与稳定是H桥级联式SSSC正常工作的先决条件。论文从能量分配角度定性分析了直流电压不平衡及不稳定的机理。揭示了主电路参数、直流电压设定值及调制策略均会对直流电压的平衡造成影响;能量不平衡在时间上的积累及检测误差会使直流侧电压不稳定。根据分层控制的思想,建立了直流侧电压平衡及稳定控制的“三道防线”,首次提出了用于平衡直流侧电容电压的CMDCB-SVPWM调制策略。论文从正常工况及异常工况两个角度,设计了有无输出滤波器条件下的恒阻抗及恒功率控制策略。提出了基于分段变结构Bang-Bang控制的SSSC的暂态稳定的控制方法。在抑制低频振荡方面,分别以转速差及线路功率为输入信号进行了对比仿真分析。给出了H桥级联式SSSC的自励启动及直流侧电容充能控制策略。基于标准四机两区系统首次搭建了H桥级联式SSSC的RTDS小步长仿真模型,指出了小步长建模的一些关键技术问题。基于通用换流器实验平台搭建了H桥级联式SSSC的主电路及外围系统回路,并进行了深入的仿真实验研究,取得了大量的实验结果。仿真及实验结果验证了本文所提出的控制、调制策略的正确性。