九十年代以来电力电子器件开始新的飞跃,从而电力电子技术在电力系统中的应用--柔性交流输电系统(Flexible AC Transmission System-FACTS)技术得以大规模发展,其中静止无功补偿器(Static Compensator-STATCOM)是一类新型电力系统动态无功补偿装置。　　 已有的STATCOM大多采用门极可关断晶闸管GTO作为功率转换元件,绝缘栅双极晶体管IGBT新型功率转换元件发展至今已经更适合于中等容量等级STATCOM的功能实现,本文专题研究基于IGBT的配电网用STATCOM装置。　　 本文完成了上海市教委重点学科项目“高级静止无功发生器(Advanced Static VarGenerator-ASVG)的研究”,并进一步对电压型STATCOM装置的控制策略进行了系统而又全面的分析。专家鉴定认为该项目达到国际先进水平。　　 STATCOM的控制方法可分为电流的间接控制和直接控制,这两种控制方法各有优缺点,又各有其适用范围。其中间接电流控制策略将STATCOM看作交流电源,通过控制STATCOM所产生的交流电压基波的相位来间接控制STATCOM输出的电流,这种方法一般采用脉冲幅值调制(Pulse Amplitude Modulation,PAM)方式,基于PAM的控制器控制变量只有一个,即逆变器输出电压与系统电压相位差δ,逆变桥调制比M始终保持不变,通过暂态过程中直流电容的充放电改变逆变器的输出电压,适用于容量较大的装置；电流直接控制策略就是采用跟踪型脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)控制技术对电流的瞬时值进行反馈控制,基于PWM的控制器同时调节相位差δ和调制比M,保持直流侧电容上电压平均值基本不变,对比电流间接控制方法,直接电流控制方法具有快速的瞬态响应,适用于开关频率较高的装置。　　 本文针对基于电压源逆变器(Voltage Source Inverter-VSI)拓扑结构STATCOM的一般结构--三相全桥结构的STATCOM进行了数学建模。由于三相全桥结构STATCOM的开关频率较高,本文应用电流直接控制策略进行无功电流的控制。并进行了数字仿真。同时,针对滞环跟踪和三角波调制跟踪的不足,提出了鲁棒无差拍控制三角波调制跟踪法进行电流控制,不仅具有响应速度快的特点,而且对参数变化、白噪声和周期噪声具有很强的鲁棒性。这种控制策略能实现对不对称系统的电流进行跟踪,这个特点对经常处于不对称运行情况下的配电网尤为必要。　　 本文还针对基于单相曲折变压器四重化结构的STATCOM进行了数学建模和仿真研究。变压器多重叠加方式的开关频率不高,本文主要应用电流间接控制策略进行无功功率控制。在数字仿真和物理模型实验中比较了比例积分(PI)控制、逆系统PI控制、逆系统积分分离PI控制的控制效果。为了进一步提高STATCOM的响应速度,提出了基于1/6工频周期的非线性目标跟踪结合PI控制的控制策略,显著提高了STATCOM的响应速度,其有效性在数字仿真和物理模型实验中得到验证。此控制策略可用于较大容量STATCOM的设计。　　 在前述理论分析的基础上,和姚钢同学共同研制了基于单相变压器四重化曲折连接结构的380V±10kVar IGBT型STATCOM物理样机一台,触发脉冲分辨率为0.01°,对无功功率的动态响应时间约为30ms,对电压的动态响应时间约为40ms。有关基于IGBT的STATCOM的拓扑研究由姚钢同学的论文详述。　　 本论文主要具有如下创新点:　　 1、分析了滞环跟踪和三角波调制跟踪的缺点,提出了鲁棒无差拍控制三角波调制跟踪法,进行电流控制,不仅具有速度快的特点,而且对参数变化、白噪声和周期噪声具有很强的鲁棒性。这种控制策略也能实现对不对称系统的电流进行跟踪。　　 2、针对基于单相变压器多重化曲折连接结构的电压型STATCOM装置,完成了基于IGBT的电压型STATCOM的数学建模和数字仿真。　　 3、根据电压型STATCOM装置的运行特性,提出一种基于1/6工频周期的非线性目标跟踪结合PI控制的控制策略,提高了装置的动态响应速度。