基于模块化级联多电平变换器的STATCOM研究
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δ很小，则Udc与id可视为线性关系，从而直流侧电容电压上层控制设计为有功电流的外环。下层控制针对子模块的直流侧电容电压，根据功率平衡原理，图2为子模块单元电路与矢量图。本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/159381.htm
图2a中，C为直流侧电容，R为模块等效损耗电阻，ik为桥臂电流，uk为模块输出电压基波量。子模块单元吸收和发出的有功量由ik，uk及其相位角θ决定。从而，通过调节uk的幅值与相位可对直流侧电容电压进行调节。调节量与ik有关，将其设计为P调节器，其输出叠加到交流侧无功补偿控制输出的调制波上，这不影响交流侧无功功率控制。根据交、直流侧控制算法分析可得级联型STATCOM控制框图如图3所示。其中，Sak，Sbk，Sck为CPS-SPWM的调制波。
5 实验验证
为验证控制策略，研制了一台3级的MMCC系统，主电路参数：电网电压有效值Us=230 V，电网频率f=50 Hz，并网电感Lc=4 mH，模块直流侧电容C=3 400μF，直流侧电容电压Udc=50 V，额定输出电流Ic=10 A。实验平台主控制器为基于VME总线的控制机箱，实验设备通过自耦变压器与380 V电网连接。图4为变换器输出相电压uca，线电压ucab，直流侧充电电压Udcal，电网相电压usa和电网相电压相位角θ波形。其中，uca为7电平，ucab为13电平，uca与usa同相位。图5为变换器动态实验波形，其中无功功率电流分量是通过VME机箱的D／A板输出测得。电流值为6 A，在容性模式下变换器输出电流THD为2．8％，在感性模式下的变换器输出电流THD为3．5％。
无功电流iq为控制系统D／A输出的波形，此处只表现动态波形。图6示出无功功率补偿系统，在负载为容性情况下，加入补偿前后usa，isa波形。由图可知，系统补偿效果良好。
6 结论
对级联型静止同步补偿器的主电路结构与原理，载波相移PWM技术，功率解耦控制算法和分布式直流侧电压控制算法进行了研究，在一台以VME机箱控制的3级模块化级联多电平变换器静止同步补偿器系统上对控制策略进行了实验验证，实验结果表明，功率解耦控制算法实现简单，计算量小，其控制的静止同步补偿器系统动态性能良好：分层、分布式直流侧电压控制算法可有效抑制直流侧电容电压的波动。以上算法亦可推广到多级高压模块化级联多电平变换器装置上。
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