摘要：分析了靜止同步補償器(Static Synchronous Compensator，STATCOM)的系統結構和工作原理，采用基于調節控制角δ的單變量間接電流控制策略，以PSIM軟件為工具建立了STATCOM的仿真模型。在此基礎上，分析了多臺STATCOM并聯運行的控制方法，并選擇分散控制方法對2臺STATCOM并聯進行了仿真分析。仿真實驗結果表明STATCOM并聯運行可以有效提高無功補償容量，補償效果良好。
關鍵詞：靜止同步補償器；并聯技術；單變量控制；分散控制

隨著電力電子技術的快速發展，由電力電子器件構成的各種裝置在電力系統中得到了越來越廣泛的應用。在無功補償領域，靜止同步補償器(Static Synchronous Compensator，簡稱STATCOM)成為近年來廣泛關注的熱點。與傳統的無功補償裝置相比，STATCOM具有調節范圍更大，響應速度更快，控制精度更高等優點，是目前性能最好的無功補償裝置。然而由于單臺STATCOM裝置的容量受到器件、開關特性等因素的制約，難以適應目前無功補償向大容量發展的趨勢，而采用模塊化并聯技術則可以擴大STATCOM的容量，有效的提高系統的補償性能。本文在研究STACOM工作原理建立STATCOM仿真模型的基礎上，以兩臺STATCOM并聯為例，設計了STATCOM并聯模塊的中央控制器。

1 STATCOM的原理和控制方法
1．1 STATCOM的基本原理
根據直流側儲能元件的不同，STATCOM可以分為采用電壓型橋式電路和電流型橋式電路兩種類型。電壓型橋式電路直流側采用電容器儲能，將輸出端串聯電抗器后接入電網；電流型橋式電路直流側采用電感元件進行儲能，輸出端并聯電容器后接入電網。考慮到裝置體積和運行效率等因素，迄今為止在實際中投入運行的STATCOM基本上采用的都是電壓型橋式電路，因此本文以典型的電壓型橋式電路作為研究對象。圖1所示即為電壓型橋式電路的基本結構圖。其中Us表示電網電壓，STATCOM輸出電壓設為UG，連接電抗的電流可以通過其電壓UL來控制，而此電流即是STATCOM從電網吸收的電流I。因此，當改變STATCOM交流側輸出電壓UG，就可以改變STATCOM從電網吸收電流的幅值和相位，從而也就控制了STATCOM從電網吸收無功功率的性質和大小。STATCOM正常工作時的數學模型為：

其中δ為系統電壓和STATCOM輸出電壓之間的相角差，R為系統內部損耗的等效電阻。從模型可以看出，STATCOM需要和系統交換一定的有功功率來平衡電路中的損耗。

1．2 STATCOM的控制方法
根據STATCOM發出無功電流的不同調節方法，可以將STATCOM的控制方法分為直接電流控制和間接電流控制兩大類。直接電流控制是指采用適當的PWM控制技術對STATCOM的瞬時無功電流進行跟蹤，從而得到驅動IGBT開關器件的PWM脈沖信號。直接電流控制方法具有響應速度快、控制精度高等優點，但此方法對主電路電力半導體器件的開關頻率有著較高的要求，這對于大容量的STATCOM來說是相當困難的。目前，直接電流控制方法主要有三角波比較方式和滯環比較方式兩種。
間接電流控制是指將STATCOM當作交流電壓源看待，通過調節其輸出電壓的相位和幅值來控制STATCOM的輸出電流。間接電流控制方法一般有兩種：一種調節控制角δ來穩定直流側電壓，通過調節調制深度λ來改變STATCOM輸出電壓的幅值，實現補償無功功率的效果；二是固定調制深度λ，通過調節控制角δ來控制直流側電壓，改變STATCOM輸出電壓的幅值UG，從而達到調節無功功率的目的。該控制方法原理圖如圖2所示。與直接電流控制方法相比，間接電流控制方式不如前者響應快、精度高。但間接電流控制方式下電力半導體器件的開關頻率較低，該方法適用于較大容量STATCOM應用的場合。

2 STATCOM的并聯結構
STATCOM在電網中的應用日益廣泛，但由于其裝置自身IGBT等功率半導體器件容量較小，大大限制了STATCOM在大容量運行場合的應用前景。而對多臺裝置進行串并聯連接，則是進一步增大STATCOM裝置容量的一種有效的方法。即在單臺裝置容量適當的情況下，可以通過串并聯方式得到更大的裝置容量，圖3所示為3臺裝置的并聯結構，圖中，每一臺單機只是整體裝置的一個單元。

STATCOM的并聯運行可以實現大容量供電和冗余供電，從而有效地提高供電的可靠性和靈活性，降低供電成本。根據控制方法的不同，一般有集中控制、主從控制及分散控制3種并聯控制方法。與前兩種并聯控制方法相比，分散控制具有容錯能力強，補償速度快，可靠性高等優點。典型的分散控制并聯結構如圖4所示。