烦，目前有引入辅助 PSS 进行改进的 PID 控制，以及局部改进的 PI 控制等。 自适应算法能够有效解决 PID 对于其参数难以整定的问题，对于 STATCOM

装置能够有效地增强其抗干扰能力，但由于 STATCOM 需要实时控制，需要对装 置模型参数进行在线辨别，比较复杂，影响了控制精度和速度。

智能控制算法（如模糊控制，神经网络和专家控制等）其在电力系统中也研 究火热，往往将其与传统 PID 相结合使用。对于 STATCOM 装置，无需对它精 确的数学模型进行识别，所以具有良好的控制效果。但这种算法也有固有缺陷， 收敛速度慢，控制流程复杂，控制器所需资源大，实时性难以保证。

以 上 比 较 了 目 前 STATCOM 的 控 制 方 法 ， 从 中 可 以 看 出 能 同 时 满 足 STATCOM 动态补偿特性和控制速度精度的方法并不多。同时以上控制算法并未 解决 STATCOM 自身存在的功率耦合问题，相关控制方法还有待改进。

所以有必要对于目前实际应用较多的线性 PID 方法提出相关改进控制方法， 同时对于级联结构的调制策略以及直流侧电容电压平衡等相关控制方法进行讨 论。

1。4 本论文的主要工作

本文主要围绕在简单风电系统进行无功补偿的级联 STATCOM 控制方法展 开研究，主要工作包括以下几个方面：

(1) 分析风电的优势以及风电无功补偿的发展现状，比较和分析当前被广泛 应用的几种无功补偿装置，指出现在补偿装置的的主要研究方向是级联型 STATCOM；

(2) 分析 STATCOM 的基本结构及原理，突出级联结构的优点，并对级联 STATCOM 的调制策略进行分析,并选用能有效抑制输出谐波，减小器件损耗的基 于单极倍频的 CPS-SPWM 调制策略；

(3) 分析建立 STATCOM 的数学模型。针对级联 STATCOM 的控制问题，采 用电流间接双闭环解耦控制方法。针对其直流侧电压难以平衡的问题，采用直流 侧电容电压分层平衡控制方法，确保了级联 STATCOM 有功与无功的整体分离控 制，并对控制方法进行 Matlab Simulink 仿真；

(4) 针对简单异步风电系统进行基于 TMS320F2812 的级联 STATCOM 装置 的初步软硬件设计。

2 级联 STATCOM 结构原理及调制策略

本章简单介绍 STATCOM 的结构及原理，通过比较分析，从而说明级联结构 的优势，并介绍相关的级联多电平调制策略。

2。1 STATCOM 的基本结构

根据直流侧的储能元件的差别，STATCOM 的基本电路形式可以有两种：电 压源型结构和电流源型结构。如图 2-1 所示：

（a）电压源型结构 （b）电流源型结构 图 2-1 STATCOM 的基本电路结构

电压源型结构，储能元件为电容，它由直流电压逆变产生交流电压，通过串 联电感(或连接变压器)并入电网，串联电感可以滤除谐波、限制过电流；对于电 流源型结构，使用的储能元件为电感，将电感电流逆变为交流电流。

STATCOM 在工程应用中大多使用的是电压型电路，主要因为电流源型电路 采用的大功率开关器件，在相同容量下，往往需要有比电压源型结构更大的电压 电流耐量，而且电流源型电路运行效率较低，主要因为直流侧的电抗体积大、笨 重且耗损比电压源型电路直流测电容要大得多[3]。

电压型结构因为上述优势是现有 STATCOM 的主流选择，本设计所研究的级 联 STATCOM 也是电压型的补偿装置。

2。2 大容量 STATCOM 结构

由于开关器件的容量有限，STATCOM 采用常规的三相桥式逆变结构已无法 适应例如风电无功补偿的高压大功率场合的要求。目前常用的结构有多重化、钳 位式、级联多电平结构三种。