级联STATCOM直流侧电容电压失衡分析

doi:10.16568/j.0254-6086.202401009

核工业西南物理研究院 ›› 2024, Vol. 44 ›› Issue (1): 51-57.DOI: 10.16568/j.0254-6086.202401009

级联STATCOM直流侧电容电压失衡分析

王健声1, 2，吴亚楠2，茆华风2，李俊2，茆智伟2，卢晶2，许留伟*2

(1. 安徽大学物质科学与信息技术研究院，合肥 230031；2. 中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所，合肥 230031)

收稿日期:2022-02-11 修回日期:2023-08-04 出版日期:2024-03-15 发布日期:2024-03-13
通讯作者: 许留伟(1967-)，男，安徽合肥人，研究员，博士生导师，从事无功补偿和谐波抑制方向研究。
作者简介:王健声(1998-)，男，安徽合肥人，硕士研究生，从事无功补偿与谐波抑制研究。
基金资助:
聚变堆主机关键系统综合研究设施“高功率电源研究支撑平台”(2018-000052-73-01-001228)

Analysis of capacitor voltage imbalance at DC side of cascade STATCOM

WANG Jian-sheng1, 2, WU Ya-nan2, MAO Hua-feng2, LI Jun2, MAO Zhi-wei2, LU Jing2, XU Liu-wei2

(1. Institute of Material Science and Information Technology, Anhui University, Hefei 230031; 2. Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences, Hefei 230031)

Received:2022-02-11 Revised:2023-08-04 Online:2024-03-15 Published:2024-03-13

摘要/Abstract

摘要： 在托卡马克磁体电源系统运行过程中，发现其对应的无功补偿装置级联静止同步补偿器(STATCOM)各相链节间存在直流侧电压失衡的现象，且随着补偿电流增大。这一失衡程度有增大的趋势，这一问题会影响装置的稳定可靠运行，严重时会直接导致装置停止运行。通过建立STATCOM的电路模型，结合其电路模型建立了相应的数学模型，研究了电网谐波、电容容量、损耗以及脉冲触发延时对电容电压失衡的影响。通过MATLAB/Simulink仿真软件验证，发现电网谐波、电容容量差异、开关触发脉冲延时差异、并联型损耗差异以及混合型损耗差异是造成STATCOM直流侧电容电压失衡的重要原因。

关键词: 静止同步补偿器, 直流侧母线电压失衡, 电网谐波, 损耗差异, 开关触发脉冲延时

Abstract: During the operation of tokamak magnet power supply system, it is found that there is a DC side voltage imbalance among the phase chain nodes of its corresponding reactive power compensation device cascade Static Synchronous Compensator (STATCOM), and this imbalance tends to increase with the increase of compensation current. This problem will affect the stable and reliable operation of the device and directly lead to the stop of the device in serious cases. In this paper, the circuit model of STATCOM is established, and the corresponding mathematical model is established combined with its circuit model. The effects of grid harmonics, capacitor capacity, loss and pulse trigger delay on capacitor voltage imbalance are studied. Through the verification of MATLAB/Simulink simulation software, it is indicated that the power grid harmonic, capacitance difference, switch trigger pulse delay difference, parallel loss difference and hybrid loss difference are the important reasons for the capacitor voltage imbalance on the DC side of STATCOM.

Key words: STATCOM, DC side bus voltage imbalance, Grid harmonic, Loss difference, Switch trigger pulse delay

中图分类号:

TL62+3

王健声, 吴亚楠, 茆华风, 李俊, 茆智伟, 卢晶, 许留伟. 级联STATCOM直流侧电容电压失衡分析[J]. 核工业西南物理研究院, 2024, 44(1): 51-57.

WANG Jian-sheng, WU Ya-nan, MAO Hua-feng, LI Jun, MAO Zhi-wei, LU Jing, XU Liu-wei. Analysis of capacitor voltage imbalance at DC side of cascade STATCOM[J]. Nuclear Fusion and Plasma Physics, 2024, 44(1): 51-57.

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Analysis of capacitor voltage imbalance at DC side of cascade STATCOM

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