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无功功率在电气技术领域是一个必不可少的重要物理量。近年来,随着我国电力工业的不断发展,对电网无功功率的要求也日益严格。静止无功发生器(STATCOM)是柔性交流输电系统中的一种新型设备,可以完成对电网无功功率动态补偿的功能,即对电网发出感性或容性无功。相比于传统无功补偿装置,STATCOM有着更好的工作性能,如工作范围宽,响应速度快等优点。因此正得到越来越广泛的应用。
本文首先介绍了无功补偿装置发展情况以及STATCOM的国内外研究现状,介绍了STATCOM的工作原理,并对其控制方法进行了详细的分析。
其次,基于瞬时无功功率理论,分析了传统的无功及谐波指令电流检测方法。而后,在此基础上提出了改进的电流检测方法,通过理论分析,证明采用无锁相环环节可以减少电网频率畸变对电流检测的影响;在低通滤波器后加入PI调节可以提高检测结果的精度;在电流反馈环节中加入PD调节可以减少当负载突变时,低通滤波器的固有延迟,起到补偿延迟的作用;基于上述理论,建立了两种检测方法的MATLAB仿真模型,通过仿真将两种检测方法检测到的波形结果进行了分析对比,证明了改进算法对检测STATCOM补偿指令电流的可行性和优越性。
随后,对STATCOM的硬件电路进行了详细的说明,分析了器件参数选择的方法并给出了系统各部分的电路原理图。设计了基于DSP28335的数字控制系统,对STATCOM的软件结构进行了分析,并列出了流程图。
最后,利用MATLAB软件搭建了整个STATCOM系统仿真模型,采用直接电流控制算法进行仿真,对其中每个小模块进行了描述并给出模块框图。在实验室中,对设计好的STATCOM进行了模拟实验,实验结果证明了STATCOM具有良好的补偿效果。