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1 引言
在statcom裝置的控制系統中，采用合適的檢測算法精確、快速地檢測到所需要的指令信號之后，需要采用合適的控制策略以便精確、快速地產生實現控制目標的驅動信號。目前已出現的控制策略有：
（1）電流間接控制
電流間接控制就是按照statcom的工作原理，將statcom當作交流電壓源來看待，通過對statcom變流器所產生交流電壓基波分量的相位和幅值來間接控制statcom的交流側所需產生的無功電流。間接電流法通過調節兩電壓間的相位差δ來控制輸出，且常常配合控制輸出電壓方波寬度θ。
（2)電流直接控制
電流直接控制采用跟蹤型pwm技術對statcom的交流側產生的無功電流進行控制。電流直接控制的pwm策略很多，最常用的方法有三角形波比較法、滯環比較法和空間電壓矢量法等。
（3)滑模變結構控制
滑模變結構控制利用某種不連續的開關控制策略來強迫系統的狀態變量沿著相平面中某一預先設計好的“滑動模態”軌跡運動。滑模變結構控制法在本質上是一種開關型控制，它要求頻繁、快速地切換系統的控制狀態，而電力電子器件的惟一工作模式便是“開－關”模式，兩者內在的聯系是利用滑模變結構方法控制電力電子變流器的基礎，因此應用滑模變結構理論控制電力電子變流器是可行的。
（4)無差拍控制與差拍控制
無差拍控制是一種全數字畫的控制技術，其基本原理是：將輸出參數波形等間隔地劃分為若干個取樣周期，根據電路在每一取樣周期的起始值，預測在關于取樣周期中心對稱的方波脈沖作用下某電路變量在取樣周期末尾的值，然后適當控制方波脈沖的極性和寬度，使輸出波形與要求的參數波形重合，再不斷調整每一取樣周期內方波脈沖的極性和寬度，就能獲得諧波失真小的輸出。
（5)智能控制
與傳統控制方式相比，智能控制最大的好處是不必依賴控制對象的數學模型。理論上，所有智能控制方法都可以用于statcom的控制。但是，真正在statcom得到應用的很少，在statcom控制研究中受到重視的三種智能控制方法有：模糊控制、神經網絡控制和專家系統控制。

2 主電路結構
statcom實現有源濾波裝置的設計中，主電路單獨模塊的電路如圖1所示。

圖1 單模塊電路

圖1中，由g₂和g₃導通形成正脈波，而由g₁和g₄導通形成負脈波，當模塊無脈波輸出時g₂和g₄導通使得t₁處于短路狀態。由3個模塊構成一個單相6脈波statcom，如圖2所示。

圖2 單相6脈波模塊電路

圖2中，虛線框內是多個模塊完全相同，模塊可采用循環投切方法可使得各個模塊的輸出平均功率近似相等，從而提高了模塊化利用率，延長了其使用壽命。

2 數學模型的建立
以單相補償為例。單相補償的等效電路圖如圖3所示。

圖3 單相補償等效電路

圖3中u表示系統電壓；i表示系統基波有功電流；i_l表示負載電流；i₂表示補償電流；u_i表示補償器輸出電壓；z_x表示非線性負載。設檢測到的負載電流i_l和系統電壓u分別為
(1)
(2)
則當k為1時，可以求出
(3)
補償器輸出電流為
i₂=i_l-i (4)
因此，statcom的輸出電壓為
u_i =ldi₂/dt + u (5)

3 新型調制方式的原理
設脈波電平為u_o，令k = u_i/u_o，并對k取整。△t為時隙的平均寬度，△t₁為k個模塊串聯疊加輸出時間間隙，△t₂為k+1個模塊串聯疊加輸出時間間隙，即輸出電平在ku_o與(k+1)u_o之間。根據面積等效原理有
(6)
于是可以求出△t1和△t2。令
(7)
為了減小相位誤差與幅值誤差，將△t分成n個小時隙，并對每個小時隙進行k1和k2計算，此時△t為小時隙時間長度。即通過對每個小時隙的計算來確定電平的跳變時刻。
以第一個小時隙開始計算時開始計時，當計時時間等于k₁△t或k₂△t時，輸出電平跳變。跳變關系見附表。

附表 跳變關系表

隨后進行△t₁或△t₂計算(見附表)
(8)
(9)
式中為計時開始到當前小時隙的時間，當
(10)
計時結束，為脈波的時隙長度。計時結束后，重復上述過程就可以按照補償指令調制出相應的波形了。

4 仿真分析
應用matlab編寫對調制輸出的波形進行仿真，并對疊加出的正弦波進行傅立葉分析，得出基波以及諧波的含量。以基波電壓峰值u_m=310v，正弦波峰值與階梯波峰值的差△=0，六脈沖逆變器個數n分別等于3，4，5，…，12時進行仿真，部分仿真結果如圖4至圖7所示，從圖8至圖9中，可以更直觀的看出與仿真圖對應的各次諧波電壓的情況。根據仿真結果可知，疊加出的電壓波形中所含諧波成分較少，輸出結果接近正弦波。

圖4 10脈波u_i波形圖

圖5 12脈波u_i波形圖

圖6 22脈波u_i波形圖

圖7 24脈波u_i波形圖

圖8 10脈波諧波電壓頻譜圖

圖9 12脈波諧波電壓頻譜圖

5 結束語
經過matlab的仿真分析，從圖表中可以看出脈波數越多，諧波含量越低，能消除的諧波次數越高。假設脈波數為k，當k為奇數時，k+4次以下諧波被基本消除；當k為偶數時，k+5次以下諧波被基本消除，被濾除電壓諧波的總畸變率。

作者簡介
畢治軍（1982-） 男 研究生，研究方向：諧波抑制、無功補償。

參考文獻
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