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随着我国经济的高速发展,各行业对电能的需求越来越大,并且各种类型的用电负载也越来越多,电网的电能质量问题日益严重。因此,静止无功补偿器STATCOM作为一种能有效治理电网电能质量问题的手段,对其进行深入研究更具有实际意义。 本文首先针对STATCOM中换流器部分进行研究,通过对几种换流器拓扑原理和优缺点的分析,选择模块化多电平换流器MMC的拓扑结构,它具有模块化设计、谐波含量低、易于冗余控制和维护等优点;再通过对MMC的拓扑结构、工作原理的分析,提出一种能使MMC输出电平倍增的拓扑结构;然后对MMC的调制策略、子模块电容电压平衡控制策略进行深入分析,选择载波移相调制方法和电容电压排序法相结合的控制策略;并通过对MMC预充电方法的分析,选择了更有效的自励式子模块电容预充电控制策略;针对MMC的环流问题进行深入分析,提出了一种基于比例谐振控制的环流抑制策略,能实现环流的更有效抑制。然后,介绍了STATCOM的工作原理、无功电流检测方法,确定了基于前馈解耦的STATCOM系统控制策略;并通过对电网不平衡时的分析,利用延迟分解法,提出了正负序双环控制策略来实现电网不平衡时的补偿目的。最后,采用MATLAB/SIMULINK仿真软件对整个系统以及所有的控制策略进行仿真,证明了本文所提基于电平倍增型MMC拓扑的STATCOM及其控制策略的正确性和可行性;并设计硬件电路和软件流程,搭建小型实验平台,通过对实验结果和仿真结果的对比分析,验证本文所提STATCOM系统在实际应用的可行性。