STATCOM并聯(lián)技術(shù)的研究

在分散控制結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，可以加入中央控制器模塊(如圖5所示)，中央控制器首先檢測負(fù)載側(cè)的無功電流，然后按照適當(dāng)?shù)臒o功電流分配算法計算各個STATCOM模塊的指令電流。
根據(jù)分配算法的不同，無功電流的分配方式分為平均分配和按比例分配兩種。公式(3)和公式(4)分別為平均分配方式和按比例分配方式的補償電流計算公式。

式中，Iqi為第i臺模塊無功電流指令，Qi為第i臺模塊的補償容量，Iqload為負(fù)載無功電流，QN為總的補償容量，N為并聯(lián)模塊臺數(shù)。

3 系統(tǒng)的建模和仿真
3．1 單個STATCOM模塊的仿真
在前面分析的基礎(chǔ)上，搭建PSIM環(huán)境下STATCOM系統(tǒng)的仿真模型。其中主電路由三相電壓源、三相橋式電壓源逆變器、連接電抗器、三相阻感性負(fù)載以及直流側(cè)電容等組成。控制方法采用基于控制角δ的單變量間接電流控制。仿真參數(shù)如下：電源電壓380 V，基波頻率50 Hz，直流側(cè)電壓Udc=1000 V，連接電感和直流側(cè)電容值分別為L=10 mH和C=1000μF。仿真結(jié)果如圖6所示。

從仿真結(jié)果可以看出，補償前由于感性負(fù)載的存在，使得電源側(cè)電流滯后于電壓，在STATCOM投入運行后，其發(fā)出的電流補償了一部分的無功，此時電網(wǎng)電壓和電流相位相等。
3．2 兩臺STATCOM模塊的并聯(lián)運行
這里采用分散控制型STATCOM模塊并聯(lián)控制方式，2臺STATCOM結(jié)構(gòu)相同，補償容量均為30 kVar，系統(tǒng)總的無功約為42 kVar。圖7所示為無中央控制器時電源及各模塊的無功功率波形。

從上圖可以看到，負(fù)載側(cè)無功功率約為41．7 kVar，2臺STATCOM模塊各發(fā)出約為21 kVar的無功功率(由于大小相等在圖中重合為一條曲線)。經(jīng)過補償后電源側(cè)無功約為零。

圖8所示為加入中央控制器后的仿真波形。此時2臺STATCOM結(jié)構(gòu)相同，補償容量分別為30 kVar和20 kVar，控制規(guī)律為0～1 s時系統(tǒng)按比例分配方式運行，1～2 s時按平均分配方式運行，有選擇開關(guān)在1 s時進(jìn)行切換。
可以看到。按比例分配方式運行時，由于2臺STATCOM裝置的補償容量分別為30 kVar和20 kVar，根據(jù)公式(4)計算出各自發(fā)出的功率分別為27 kVar和18 kVar，與仿真結(jié)果一致；而按平均分配方式運行時，根據(jù)公式(3)，2臺裝置發(fā)出的無功應(yīng)該相等，均為21 kVar，但由于第2臺裝置的容量只有20 kVar，因此其滿載運行，而第1臺裝置發(fā)出21 kVar的無功后，總的補償容量為41 kVar，并未完全補償，此時電源無功約為41．7-(20+21)=0．7 kVar。

4 結(jié)論
理論分析和仿真結(jié)果表明，當(dāng)系統(tǒng)待補償?shù)臒o功功率大于1臺STATCOM裝置補償容量時，可以使2臺甚至多臺STATCOM模塊通過適當(dāng)?shù)牟⒙?lián)方法有效擴(kuò)大無功補償?shù)娜萘?，并且補償效果良好?？梢哉f，STATCOM的模塊化并聯(lián)技術(shù)的發(fā)展前景是十分廣闊的。