图 2-3 中，Vs 为电网电压，Vc 为 STATCOM 的输出，VL 是 R 和 X 的电压，

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是Vs 和Vc 的相量差， R 和 X 为装置的等效电阻电感，STATCOM 从电网吸收的

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电流为 I ，可由Vc 的变化进行控制。当改变Vc 的幅值及其相对于Vs 的相位，通

• •

过改变VL ，就改变了 I 的幅值和相位，这样便控制了 STATCOM 所吸收无功的性

质和大小[7]。从是否考虑装置损耗角度分析其原理：

（1）理想情况下不考虑装置损耗时的工作原理，如图 2-4 所示：

(a)理想容性工况相量图 (b)理想感性工况相量图

图 2-4 理想情况相量图

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如图 2-4，Vs 与Vc 同相，这种情况下通过调节Vc 的幅值就能控制 STATCOM

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吸收电流 I 的性质和其大小。

表 2-2 STATCOM 理想情况性能分析

参数 Vc  Vs （图 2-4（a）） Vc Vs （图 2-4（b））

I

STATCOM 状态

超前电压Vc （Vs ）90°

吸收容性无功（相当于电容）

滞后电压Vc （Vs ）90°

吸收感性无功（相当于电感）

（2）实际情况下考虑损耗时的工作原理，如图 2-5 所示：

(a)实际容性工况相量图 (b)实际感性工况相量图 图 2-5 实际工况相量图

此时，STATCOM 的输出电压Vc 与电流 I 仍相差 90°(损耗反映在电阻 R 上)，

而电网电压Vs 与电流 I 的相位差则比 90°小δ角，所以电网需要提供一部分有功

用来补偿装置的损耗，即相对于Vs ，电流 I 中有一定的有功分量。 I 在Vs 上的投

影即为有功分量 Ip ，与Vs 正交的分量为无功分量 Iq 。在这种情况下除了调节Vc

•的幅值也能通过调节δ去改变 STATCOM 吸收电流 I 的性质及其大小。

分析图 2-5(b)所示的相量图，以 STATCOM 吸收感性无功为例。由图中Vs 、

Vc 、VL 构成的三角形，可得：

式（2-1）中 δ  以Vc 超前Vs 时为正；

为连接电抗器的阻抗角。

由此得出 STATCOM 吸收的稳态无功、稳态有功电流的有效值：

推导出 STATCOM 从系统吸收的有功 P 和无功 Q：

由此可知只要δ不为 0，P 均大于 0，即 STATCOM 总要从系统吸收部分有功 来补充其自身以及其他各种损耗；而 STATCOM 从系统吸收的无功 Q 则可由 δ

控制。文献综述

当Vc 滞后于Vs ，STATCOM 从电网吸收容性无功电流时，其分析结果也是

如此。

2。4  级联 STATCOM 调制策略

调制策略是逆变器主电路和控制器实施算法之间的桥梁，任何算法都需要通

过调制策略来控制装置完成预期的功能。因此，调制策略直接影响 STATCOM 的 无功补偿效果。本节通过对基本单元的调制方法分析，选取适合级联 STATCOM 的调制法。

2。4。1 单元 H 桥调制策略

常见的单 H 桥 IGBT 逆变电路如图 2-6 所示，它的调制策略通常有单极性

PWM 以及双极性 PWM。

 单 H 桥 PWM 逆变电路

在单极性 PWM 调制的半个调制波周期内，载波以及输出波形只有一种极性 [4]。双极性 PWM 调制，载波和输出波形都为双极性，它与正弦调制波直接比较 就可以产生双极性调制脉冲，较单极性调制从软硬件上实现方法都较为简单，故 应用广泛。但考虑到单极性调制输出的等效波形更接近正弦波，因此结合两种方 法提出一种单极倍频调制策略。