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摘 要 将载波移相技术与空间矢量相结合，提出了载波移相SVPWM调制算法，通过仿真证明了此调制算法不仅能实现与传统载波移相SPWM相同的调制效果，而且具有直流母线电压利用率高、更易数字化实现等特点。最后将载波移相SVPWM调制算法运用在级联STATCOM中，运行结果表明采用载波移相SVPWM调制算法的级联STATCOM具备良好的无功补偿与谐波抑制效果。
关键词 级联STATCOM；载波移相技术；SVPWM
中图分类号：TM921 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）17-0078-02
作为FACTS技术的主要装置之一，静止同步无功补偿器（STATCOM）不仅能有效提高电网功率因数、改善电压水平，而且相比于传统的无功补偿装置，还具有响应速度快、调节能力强、体积小等特点，在实际中有着广泛的应用。当前在级联STATCOM的开关调制技术中载波移相SPWM算法能在低开关频率下实现高频率等效开关的效果，且实现方法简单、输出波形质量好。而空间矢量调制算法（SVPWM）最早应用与电机控制场合，以构建磁链圆为目的，物理意义清晰明确，相比于SPWM而言，不仅能取得更好的控制效果，同时在直流母线电压利用率等方面也优于后者，因此本文在分析载波移相SPWM与SVPWM调制算法特点的基础上，将两者融合，提出一种适合于级联STATCOM的空间矢量调制方法，并通仿真实验验证算法的合理性与先进性。
1 级联STATCOM主电路结构
STATCOM一般运用于电力系统中，所以要求具备较高的电压等级和设备容量，受限于功率器件的耐压、过流能力，要实现如此高的设备容量与耐压等级，大容量STATCOM装置必须通过多重化、多电平化两种方法扩容。基于多重化的主电路由于耦合变压器的引入，具有成本高、体积大、损耗高等缺点，多电平NPC电路输出的电压又难以达到要求，且级联多电平通过将多个单相逆变桥串联，使输出的电压为各逆变桥输出电压的叠加，不但增加了装置的容量，而且装置的输出电压等级也得到提高，既省去了耦合变压器，又易于模块化生产，同时提高了装置的可靠性，故本文选取级联H桥结构作为STATCOM的主电路，如图1所示。
2 载波移相两电平SVPWM调制算法
3 基于载波移相SVPWM调制的级联STATCOM
为验证本文提出的载波移相SVPWM调制算法的可行性，以矿山6KV变电站为预想应用场合，搭建一套级联STATCOM装置。此装置主要由4个部分组成：启动柜（接触器、软起电路）、功率柜（24个H桥单元模块，外含柜顶端的大功率风扇）、控制柜（信号调理板、DSP控制板以及各种PT、CT测量器件）以及并网电抗器，其中DSP采用的是TI公司最新推出的28335，装置样机部分实物如图2所示。
装置参数如下仿真参数相同，整套装置容量约为3Mvar，采用半自励方式启动。
从图3和4可知，装置投入后，电网功率因数由0.8左右升高至0.99左右，矿山电网的电流畸变率由10.10%减小到3.30%，可见该级联STATCOM补偿无功、抑制谐波效果显著，同时也说明了载波移相SVPWM调制算法是正确与合理的。
4 结论
本文在分析载波移相SPWM调制算法的基础上，提出了载波移相SVPWM调制方法，通过仿真证明了此调制方法不仅能实现与前者相同的调制结果，而且具有直流母线电压利用率高、更易数字化实现等特点，最后将其成功运用在某矿已并网运行的级联STATCOM中，现场运行结果表明采用载波移相SVPWM调制算法的级联STATCOM具备良好的无功补偿与谐波抑制效果。
参考文献
[1]姜齐荣，沈斐，韩英铎.现代电能质量控制技术[J].电力电子技术，2004，38（6）：2-7.
[2]许湘莲.基于级联多电平逆变器的STATCOM及其控制策略的研究[D].武汉：华中科技大学，2006.
[3]沈斐，王娅岚，刘文华，等.大容量STATCOM主电路结构的分析和比较[J].电力系统自动化，2003（4）：59-65.
[4]李建林，王立乔.载波相移调制技术及其在大功率变流器中的应用[M].北京：机械工业出版社，2009.
[5]吴洪洋，何湘宁.多电平载波PWM法与SVPWM法之间的本质联系及其应用[J].中国电机工程学报，2002，22（5）：10-15.
作者简介
郑宏（1970-），男，工程师，研究方向：电力系统无功补偿，联系方式。
刘强（1970-），男，工程师，研究方向：电力调度自动化与无功补偿。
黄满燕（1967-），女，工程师，研究方向：电力系统无功补偿与优化。
倪榛潞（1989-），女，助理工程师，研究方向为电力系统无功补偿与无功优化。
关键词 级联STATCOM；载波移相技术；SVPWM
中图分类号：TM921 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）17-0078-02
作为FACTS技术的主要装置之一，静止同步无功补偿器（STATCOM）不仅能有效提高电网功率因数、改善电压水平，而且相比于传统的无功补偿装置，还具有响应速度快、调节能力强、体积小等特点，在实际中有着广泛的应用。当前在级联STATCOM的开关调制技术中载波移相SPWM算法能在低开关频率下实现高频率等效开关的效果，且实现方法简单、输出波形质量好。而空间矢量调制算法（SVPWM）最早应用与电机控制场合，以构建磁链圆为目的，物理意义清晰明确，相比于SPWM而言，不仅能取得更好的控制效果，同时在直流母线电压利用率等方面也优于后者，因此本文在分析载波移相SPWM与SVPWM调制算法特点的基础上，将两者融合，提出一种适合于级联STATCOM的空间矢量调制方法，并通仿真实验验证算法的合理性与先进性。
1 级联STATCOM主电路结构
STATCOM一般运用于电力系统中，所以要求具备较高的电压等级和设备容量，受限于功率器件的耐压、过流能力，要实现如此高的设备容量与耐压等级，大容量STATCOM装置必须通过多重化、多电平化两种方法扩容。基于多重化的主电路由于耦合变压器的引入，具有成本高、体积大、损耗高等缺点，多电平NPC电路输出的电压又难以达到要求，且级联多电平通过将多个单相逆变桥串联，使输出的电压为各逆变桥输出电压的叠加，不但增加了装置的容量，而且装置的输出电压等级也得到提高，既省去了耦合变压器，又易于模块化生产，同时提高了装置的可靠性，故本文选取级联H桥结构作为STATCOM的主电路，如图1所示。
2 载波移相两电平SVPWM调制算法
3 基于载波移相SVPWM调制的级联STATCOM
为验证本文提出的载波移相SVPWM调制算法的可行性，以矿山6KV变电站为预想应用场合，搭建一套级联STATCOM装置。此装置主要由4个部分组成：启动柜（接触器、软起电路）、功率柜（24个H桥单元模块，外含柜顶端的大功率风扇）、控制柜（信号调理板、DSP控制板以及各种PT、CT测量器件）以及并网电抗器，其中DSP采用的是TI公司最新推出的28335，装置样机部分实物如图2所示。
装置参数如下仿真参数相同，整套装置容量约为3Mvar，采用半自励方式启动。
从图3和4可知，装置投入后，电网功率因数由0.8左右升高至0.99左右，矿山电网的电流畸变率由10.10%减小到3.30%，可见该级联STATCOM补偿无功、抑制谐波效果显著，同时也说明了载波移相SVPWM调制算法是正确与合理的。
4 结论
本文在分析载波移相SPWM调制算法的基础上，提出了载波移相SVPWM调制方法，通过仿真证明了此调制方法不仅能实现与前者相同的调制结果，而且具有直流母线电压利用率高、更易数字化实现等特点，最后将其成功运用在某矿已并网运行的级联STATCOM中，现场运行结果表明采用载波移相SVPWM调制算法的级联STATCOM具备良好的无功补偿与谐波抑制效果。
参考文献
[1]姜齐荣，沈斐，韩英铎.现代电能质量控制技术[J].电力电子技术，2004，38（6）：2-7.
[2]许湘莲.基于级联多电平逆变器的STATCOM及其控制策略的研究[D].武汉：华中科技大学，2006.
[3]沈斐，王娅岚，刘文华，等.大容量STATCOM主电路结构的分析和比较[J].电力系统自动化，2003（4）：59-65.
[4]李建林，王立乔.载波相移调制技术及其在大功率变流器中的应用[M].北京：机械工业出版社，2009.
[5]吴洪洋，何湘宁.多电平载波PWM法与SVPWM法之间的本质联系及其应用[J].中国电机工程学报，2002，22（5）：10-15.
作者简介
郑宏（1970-），男，工程师，研究方向：电力系统无功补偿，联系方式。
刘强（1970-），男，工程师，研究方向：电力调度自动化与无功补偿。
黄满燕（1967-），女，工程师，研究方向：电力系统无功补偿与优化。
倪榛潞（1989-），女，助理工程师，研究方向为电力系统无功补偿与无功优化。