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基于VFCB-PWM控制的级联H桥型五电平STATCOM的研究
摘要：
本文基于VFCB-PWM控制，在级联H桥型五电平STATCOM中，探讨了其控制策略和控制效果。该控制策略具有优良的动态性能，能够实现电网无功补偿、电压调节等功能，并可应用于大功率电力系统中。通过实验验证，该控制策略在提高电力系统稳定性、降低电网电压波动、改进电网可靠性方面具有广阔应用前景。
关键词：VFCB-PWM控制；级联H桥型五电平STATCOM；无功补偿；电压调节
Abstract:
ThispaperisbasedontheVFCB-PWMcontrolandexploresthecontrolstrategyandcontroleffectofthecascadedH-bridgefive-levelSTATCOM.Thecontrolstrategyhasexcellentdynamicperformance,canachievereactivepowercompensation,voltageregulationandotherfunctions,andcanbeappliedtohigh-powerpowersystems.Theexperimentalresultsshowthatthiscontrolstrategyhasbroadapplicationprospectsinimprovingthestabilityofthepowersystem,reducingthevoltagefluctuationsofthepowergrid,andimprovingthereliabilityofthepowergrid.
Keywords:VFCB-PWMcontrol;cascadedH-bridgefive-levelSTATCOM;reactivepowercompensation;voltageregulation
一、概述
由于电力系统中的各种因素和外界环境的影响，电网的电压、频率等参数会发生波动或变化，使得电力系统的可靠性和稳定性受到影响。在电力系统中，为了提高电网的稳定性和可靠性，需要对电网进行无功补偿和电压调节。STATCOM（StaticSynchronousCompensator）是一种高效的电力系统无功补偿装置，可以实现快速响应和精确控制，广泛应用于电力系统中。
目前，国内外对于STATCOM的研究主要集中在两个方面：一是研究其控制策略和控制效果；二是研究其拓扑结构和电路特性。基于VFCB-PWM控制的级联H桥型五电平STATCOM是一种新型的电力系统无功补偿装置，具有多种电压输出模式，可以实现五级电平的电压输出，具有较好的电力系统响应速度和控制精度。本文将基于VFCB-PWM控制策略，研究级联H桥型五电平STATCOM的控制效果及其在电力系统中的应用前景。
二、级联H桥型五电平STATCOM的拓扑结构和控制原理
级联H桥型五电平STATCOM由多个H桥逆变器串联组成，其电路拓扑结构如图1所示。图中，输入电源为交流电源，输出端为负载。利用H桥逆变器可以实现对电源电压的有效控制，并输出所需的电压。
图1级联H桥型五电平STATCOM拓扑结构
控制原理方面，采用基于VFCB-PWM混合控制策略，既可以实现电网无功补偿，又可以实现电压调节等功能。VFCB-PWM控制策略的实现目标是使得逆变输出电压尽量接近给定电压。当控制器检测到输出电压高于或低于给定电压时，将自适应调整调制比，使输出电压回到稳态并以可控的方式进行调节。
三、仿真实验与结果分析
本文利用MATLAB/Simulink软件对级联H桥型五电平STATCOM进行了仿真实验，以验证其性能和控制效果。仿真实验分为两部分：一是进行基本工作模式下的仿真，验证VFCB-PWM控制策略在基本工作模式下的控制效果；二是数值仿真实验，验证VFCB-PWM控制策略在实际电力系统中的应用效果。
1.基本工作模式仿真
在基本工作模式下，通过对比VFCB-PWM控制策略和传统控制策略，分析其控制效果。仿真实验结果如图2所示。可以看出，VFCB-PWM控制策略具有更加稳定的输出电压，并且具有更好的响应速度和跟踪性能，具有较好的应用前景。
图2基本工作模式下控制效果比较
2.数值仿真实验
为了验证VFCB-PWM控制策略在实际电力系统中的应用效果，本文在IEEE14节点电力系统中进行数值仿真实验。仿真实验结果如图3所示。通过对比可以看出，采用VFCB-PWM控制策略的级联H桥型五电平STATCOM在实际电力系统中能够更好地实现电网无功补偿和电压调节等功能，可以提高电力系统的稳定性和可靠性。
图3VFCB-PWM控制策略在实际电力系统中的应用效果
四、结论与展望
本文基于VFCB-PWM控制，