摘要：建立配電網靜止同步補償器(DSTATCOM)的數學模型，提出一種適用于DSTATCOM的直接功率控制(DPC)方法。該方法采用空間矢量調制直接功率控制(DPC-SVM)，直流側電壓控制采用容性感性補償控制。采用智能功率模塊(IPM)PM300DVA120 IGBT，設計了50kvar的DSTATCOM實驗樣機。在10kHz PWM開關頻率和10kHz信號采樣頻率下獲得良好的實驗結果。實驗結果表明，該方法可以實現容性和感性無功的靈活控制，系統具有良好的動、靜態響應性能。
關鍵詞：靜止同步補償器；直接功率控制；空間矢量調制

1 引言
靜止同步補償器STATCOM作為柔性交流輸電系統的重要控制器，動態響應速度快，可實現無功的連續調節，代表著靜止無功補償的發展方向，已成為國內外的研究熱點。隨著用戶對用電質量要求的不斷提高，STATCOM已開始應用于配電網，DSTACOM成為用戶電力技術的重要裝置之一。目前針對STATCOM的控制方法主要是間接電流控制和直接電流控制。
DPC通過對瞬時有功、無功功率的偏差調節，快速實現目標控制，具有結構簡單、動態響應性能好、效率高等優點，在PWM整流器、有源電力濾波器(APF)、交流調速等領域得到廣泛應用。在此針對無功補償要求，提出一種適用于DSTATCOM的DPC方法。通過建立DSTATCOM的數學模型，提出DSTATCOM系統的定頻DPC方法。數字仿真和實驗結果驗證了該方法的可行性和正確性。

2 DSTATCOM的系統模型
DSTATCOM的電路結構分為電壓型橋式電路和電流型橋式電路。考慮到運行效率，至今大部分DSTATCOM都采用電壓型橋式電路，其系統框圖如圖1所示。

DSTATCOM的主電路由功率開關器件、連接電抗器和直流側電容器組成。開關器件一般采用IGBT模塊，由于配電網電壓等級低，可以通過平波電抗器與電網直接相連。電抗器起連接電網和抑制諧波的作用。直流側電容器起穩定直流電壓和儲能的作用。控制電路由測量電路、PWM隔離驅動電路、故障檢測與保護電路以及DSTATCOM控制器組成。
圖2為DSTATCOM主電路結構。圖中ua，ub，uc為三相對稱電源相電壓；ia，ib，ic為網側相電流；Udc為直流側電壓；L，R為連接電抗器的電感和電阻；Idc為直流側電流。

為便于分析，將直流側電容C用2個電容串聯等效，其中點記為N’。對于開關管V1～V6，當輸入信號為高電平時導通，為低電平時關斷，由此可將開關函數定義為：當sk±=1時，對應開關管導通；當sk±=0時，對應開關管關斷，其中k=a，b，c。
不計開關損耗或將開關損耗計入電阻R，并定義：sk=sk+-sk-。考慮電網及DSTATCOM電路為三相對稱系統，所以有：

以上為用開關函數描述的DSTATCOM函數方程，據此通過輸入輸出因果關系可方便地在Matlab／Simulink平臺下建立DSTATCOM電路的數學仿真模型，通過坐標變換可得其在α，β坐標系和d，q坐標系下的數學模型。