H桥级联型STATCOM的控制策略研究_杨斌.pdf

第51卷第1期电测与仪表Vol．51No．1
2014年1月10日ElectricalMeasurement＆InstrumnenationJan．10，2014

H桥级联型STATCOM的控制策略研究*

杨斌1，孙玉坤1，2，张亮2，刘国海1
(1．江苏大学电气信息工程学院，江苏镇江212013;2．南京工程学院电力工程学院，南京211167)

摘要:级联型静止同步补偿器(STATCOM)在高压大功率方面有广泛应用，针对其单元电压不平衡问题，本文在
分析级联H桥级联型STATCOM工作原理的基础上，通过在输出的调制波上叠加一个有功电压矢量，解决了电
容电压的平衡问题。同时，采用双闭环解耦控制，实现了系统的稳定工作。最后，在MATLAB/SIMULINK软件
中构建了系统仿真模型，仿真结果显示系统运行稳定且各单元电容电压控制效果良好，验证了本文所提策略的
有效性和H桥级联型STATCOM的无功补偿性能。
关键词:级联多电平;解耦控制;直流电容电压平衡;无功补偿
中图分类号:TM714．3文献标识码:A文章编号:1001－1390(2014)01－0049－05

ControlStrategyofSTATCOMBasedonCascadedH－Bridge

YANGBin1，SUNYu-kun1，2，ZHANGLiang2，LIUGuo-hai1
(1．CollegeofElectricalandInformationEngineering，JiangsuUniversity，Zhenjiang212013，Jiangsu，China．
2．CollegeofPowerEngineeringNanjingInstituteofTechnology，Nanjing211167，China)

Abstract:THestaticsyncHronouscompensator(STATCOM)basedoncascadedH-bridgeiswidelyusedintHefieldof
High-power，butitHascellvoltageimbalanceproblem．THispaperanalyzestHevoltageimbalanceproblemofDCcapacitor
basedontHeprincipleofcascadedH-bridgeSTATCOM．THebalanceoftHecapacitorvoltageisacHievedbyactivevoltage
vectortHatissuperimposedontHeoutputmodulationwaveparalleledtHedirectionoftHeoutputcurrent．MeanwHile，system
worksstablytHrougHtHedoubleclosed-loopdecoupledcontrol．IntHeend，systemsimulationmodelisconstructedinMAT-
LAB/SIMULINK．THeimitationresultssHowtHegoodeffectoftHecapacitorvoltagecontrol，andverifiestHeeffectivenessof
proposedstrategy＇seffectivenessandtHereactivecompensationofcascadedH-bridgeSTATCOM．
Keywords:cascadedmultilevel，decouplingcontrol，capacitancebalance，reactivepowercompensation

0引言立直流侧电容的单相逆变器串联，具有模块化的结
近年来，大功率电力电子在电力系统中的应用构，便于灵活配置等特点。
呈现高压大容量化，传统的无功补偿技术已经不能级联型STATCOM，其控制系统和结构设计复杂，
满足要求，多电平技术得到了广泛应用。目前，常用主要是每个单元模块的电容电压不平衡问题。国内
的多电平逆变器主要有3种结构形式［1］，即二极管外目前的做法一般分为外加硬件电路来均压以及通
钳位式，飞跨电容式和H桥级联式。前两种变换器过自身的平衡算法来均压两种思路。外加均压电路
［］
在理论上也能克服器件耐压水平对补偿器的容量限主要有基于交、直流母线能量交换2的直流电压平
制，但随着电平数的增加，装置的器件数目大幅度增衡控制方法，这种方法也等效于调节电容并联损耗，
加，其结构变得十分复杂，中点电压的平衡控制相当但能量并没有损耗掉，而是在各个单元逆变器间交
换，是大容量最为实用的一种控制方法，
困难。因此，在中高压应用场合，H桥级联型多电平STATCOM
但增加了