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近些年来,伴随我国社会以及经济的蓬勃发展,高电压大容量无功补偿装置正在成为研究的热点,链式STATCOM由于自身的优越性而越来越受到人们的关注。
由于链式STATCOM的主电路是由很多个H桥串联而成,因此,开关管的个数相对其他电路拓扑结构数量较多。为了保证STATCOM能够安全可靠的运行,需要对开关管的状态进行检测。在本文中对比了几种开关管状态检测方法,最终确定了一种简单、实用、可靠的检测方法作为本文的故障检测方法,并以阶梯波调制法作为系统的控制方法。当开关管发生故障时,将检测得到的状态信号送到FPGA里面的逻辑判断模块,经过判断形成故障信号,再将故障信号利用串口传递给控制器,控制器根据故障信号对电路的触发角度进行调整,并切除故障开关管以达到故障后控制的目的。
本文同时对功率元件的驱动和控制单元的供电电源进行了研究。文中利用电流互感器取能给驱动电路和控制单元提供电源,以理论分析为基础,从选材到参数计算,设计了文中取能所需要的电流互感器,在MATLAB/SIMULINK中建立电流互感器的模型,并进行仿真。当起动电流小于电流互感器的工作电流时,电流互感器不能获得足够的能量提供给控制电路,因此,为了解决这个问题,文中在H桥直流侧利用电容分压取能的方式给驱动电路提供电能以弥补电流互感器的不足。利用电容分压将直流侧高电压转换为200V的低压,然后再利用单端反激电路给控制单元供电。在电容分压时,为了解决取能电容电压跌落的问题,文中使用了辅助取能元件BOD,通过BOD自身的特性建立充电支路使电源给取能电容充电,以达到保证取能电容电压恒定的目的。通过对电路的理论分析和设计,在PSIM中建立了电容分压取能的仿真模型。
对故障检测及控制和供电电路都分别搭建了硬件电路,对文中的故障检测及控制和取能方法进行了实验验证,并完成了样机的设计。