Modeliranje, upravljanje i eksperimentalno istraživanje novoga raspodijeljenog statičkog kompenzatora jalove snage zasnovanog na višestupanjskom pretvaraču s ulančenim H-mostovima

Abstract

A novel static synchronous compensator for reactive power compensation of distribution system (DSTATCOM) is proposed, based on the cascaded H-bridge multilevel inverter configuration. The mathematical formulation of the multilevel DSTATCOM is presented using state-space representations. A new software phase-locked loop (SPLL) is presented for grid synchronization and the obtained phase angle of the fundamental component of the grid voltage is utilized for deriving the active and reactive power balancing equations of the multilevel DSTATCOM. The proportional-resonant (PR) controller scheme is adopted for the current tracking control of the inverter, and the average dc-link voltage is controlled using a proportional-integral (PI) controller to regulate the active power flow of the DSTATCOM. Besides, the voltage balancing (VB) control among individual H-bridges is achieved by using separate PI regulators to control the difference voltage between the individual dc-link voltage and the average dc-link voltage. The validity of the proposed multilevel DSTATCOM and its control strategies is substantially confirmed by the extensive simulation results and the experimental results from the prototype system.Predložen je novi statički sinkroni kompenzator za kompenzaciju jalove snage distribucijskog sustava (DSTATCOM) zasnovan na konfiguraciji višestupanjskog pretvarača s ulančenim H-mostovima. Matematički model višerazinskog DSTATCOM-a prikazan je u prostoru stanja. Predstavljena je nova programski izvedena petlja sa zaključanom fazom namijenjena sinkronizaciji s mrežom, a dobiveni fazni kut osnovne komponente mrežnog napona koristi se za izvod jednadžbi ravnoteže aktivne i jalove snage višerazinskog DSTATCOM-a. Usvojen je koncept proporcionalno-rezonantnog regulatora za slijeđenje trajektorije struje pretvarača, a srednji napon istosmjernog međukruga upravlja se korištenjem proporcionalno-integracijskog (PI) regulatora u svrhu regulacije toka radne snage DSTATCOM-a. Osim toga, upravljanje uravnoteženjem napona među pojedinim H-mostovima ostvareno je korištenjem odvojenih PI regulatora za upravljanje razlikom napona među pojedinim istosmjernim međukrugovima te srednjim naponom istosmjernih međukrugova. Valjanost predloženog višestupanjskog DSTATCOM-a i primijenjenih upravljačkih strategija potvrđena je brojnim simulacijskim i eksperimentalnim rezultatima na prototipskoj izvedbi ovog sustava