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随着电力电子装置的广泛应用,电力系统中非线性负荷产生的谐波和无功电流对电能质量产生了严重影响。静止无功发生器(Static Var Generator, SVG)作为柔性交流输电系统的一个重要组成部分,具有动态响应快、无功连续可调及损耗小等特点,是目前无功补偿领域研究的热点之一。 本文根据SVG补偿原理,建立并分析了SVG在静止及旋转坐标系下的数学模型。分析了基于60°坐标系的SVPWM调制算法,该算法省去了传统SVPWM算法复杂的大小扇区判断及三角函数运算,便于数字化实现。 针对三电平NPC变流器中点电压不平衡问题,从电容充放电和功率平衡的角度分析了直流侧中点电压不平衡的原因。根据流入中点电流的方向及直流侧中点电压波动情况,优化分配正、负小矢量的作用时间,实现中点电压平衡控制。 锁相环是并网变流器控制中的关键技术之一。针对煤矿井下复杂电网条件,本文采用双dq变换锁相技术,提高了锁相环在复杂电网条件下的抗扰动性,并且可输出网侧电压基波正、负序分量,为SVG在三相电网电压不平衡工况下的控制提供了基础。 根据SVG数学模型,本文引入线性PI调节器对其进行解耦控制,建立了功率解耦控制策略。功率解耦控制策略具有实现简单、有功和无功独立控制等特点。通过对负序电压前馈控制,实现了SVG在电网不平衡条件下稳定运行。另外,本文对控制策略中电流内环及电压外环调节器的参数设计做了阐述。 针对煤矿三相三线制1140V电压等级,研制了基于三电平NPC结构的矿用防爆型SVG实验样机。本文完成了主电路选型设计、基于DSP+FPGA的控制器系统设计,同时针对煤矿井下特殊环境,完成了本地显示屏显示、工业接口设计、抗干扰措施等外围设计。基于SVG实验样机进行了并网实验,通过指令电流给定、电机启动工程性应用测试两种实验操作,实验结果验证了控制策略、调制算法及工程样机设计的可行性,表明实验样机具有良好的稳定性和可靠性,初步满足工业应用要求。