1、無功補償技術可以穩(wěn)定電壓水平，優(yōu)化波形質(zhì)量，提高電能的使用效率，是建設建設資源節(jié)約型社會的重要手段之一。近年來靜止同步補償器(STATCOM)發(fā)展迅速，并廣泛應用于工業(yè)電機節(jié)能、新能源發(fā)電及輸變電等產(chǎn)業(yè)領域。在高壓大容量場合H橋級聯(lián)式多電平STATCOM已成為最佳方案，已逐步取代傳統(tǒng)的變壓器多重化結構的STATCOM拓撲。若能進一步發(fā)揮級聯(lián)式多電平拓撲減少器件的開關應力，優(yōu)化輸出波形，提高轉換效率的優(yōu)勢，將使多電平STATCOM技術的研

2、究價值更加突出。
　　本文首先總結了目前多電平變換器的拓撲結構，并比較了不同拓撲結構的優(yōu)缺點，并提出了一種全新的半橋級聯(lián)式STATCOM結構，從系統(tǒng)的整體結構和子模塊內(nèi)部結構兩方面，分析了系統(tǒng)主電路的基本工作原理和輸出原理，對子模塊的具體工作原理進行了詳細分析。并依據(jù)半橋級聯(lián)結構的工作原理，推導了半橋級聯(lián)式STATCOM拓撲的傳遞函數(shù)模型，為后續(xù)控制策略的分析打下理論基礎。
　　其次，本文研究了基于半橋結構的功率控制策略和電

3、容電壓均衡策略，在同步旋轉的dq坐標系下，將有功和無功分量解耦，推導了忽略開關特性的半橋式級聯(lián)結構低頻時域模型，在此基礎上分別引入PI控制器和重復控制器。最后對相關控制策略進行了仿真研究，仿真結果表明，采用基于PID的功率控制策略時，比例環(huán)節(jié)保證系統(tǒng)的快速性，瞬態(tài)響應快;而采用基于重復控制的功率控制策略時，重復控制器實現(xiàn)無靜差，保證系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)指標。
　　然后本文從幾種常見的高頻調(diào)制方法出發(fā)，重點分析了各種方法的原理和優(yōu)缺點。針對半

4、橋級聯(lián)式系統(tǒng)，提出了一種利用單載波實現(xiàn)多電平調(diào)制的半橋級聯(lián)式通用PWM(HBU-PWM)調(diào)制方法，與傳統(tǒng)調(diào)制方式相比省略了相位同步環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了SPWM在三相三線制的半橋型級聯(lián)式STATCOM結構上的應用，且保留了傳統(tǒng)級聯(lián)調(diào)制技術諧波含量少的優(yōu)點。從原理上分析了其實現(xiàn)過程，為后續(xù)實驗的分析提供了理論依據(jù)和基礎。PWM控制固有的高次諧波問題是各種高壓大功率逆變器都面臨的問題。本文在不同調(diào)制方法下針對H橋式級聯(lián)型逆變器進行仿真，通過觀察仿真結

5、果中階梯波的波形變化情況，總結了不同調(diào)制方法對輸出波形影響的規(guī)律。
　　最后，本文介紹了7電平40kVA半橋級聯(lián)式STATCOM系統(tǒng)開發(fā)過程中的實驗平臺、實驗數(shù)據(jù)及實驗結果，從實驗角度進一步驗證了逆變器的控制策略。簡單介紹了實驗平臺拓撲結構和組成，對系統(tǒng)中部分硬件電路和軟件程序進行了分析。在實驗結果分析中，通過對系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)兩方面特性進行實驗分析，結果顯示STATCOM能迅速補償?shù)粝到y(tǒng)無功缺額，驗證了控制策略的有效性。通過對ST