基于滞环电流控制的STATCOM无功补偿仿真项目

资 源 简 介

本项目通过MATLAB/Simulink平台构建了基于滞环电流控制（Hysteresis Current Control, HCC）技术的静止无功补偿器（STATCOM）仿真模型。该模型旨在实现电力系统的动态无功功率补偿与电压调节。系统核心功能包括实时检测并网点（PCC）的电压与电流信号，通过瞬时无功功率理论或同步旋转坐标系算法计算出所需的参考电流，并利用滞环比较器将STATCOM实际输出电流锁定在参考电流构成的滞环带宽内。通过控制电压源换流器（VSC）的开关动作，STATCOM能够根据系统需求吸收或发出

详 情 说 明

项目介绍

本项目旨在研究并实现基于滞环电流控制（HCC）技术的静止无功补偿器（STATCOM）。通过在电力系统中引入三相电压源换流器，该仿真模型能够实时跟踪并补偿系统中的无功电流。其核心原理是利用滞环比较器产生的开关信号驱动换流器，使补偿电流紧跟参考电流，从而实现对网侧功率因数的修正、抑制电压波动以及维持直流侧母线电压稳定。

功能特性

• 高频采样仿真：采用10wHz的采样频率，确保电力电子开关动作的模拟精度和控制系统的实时性。
• 动态负载响应：模型内设负载突变环节，可模拟系统在运行至0.2秒时负载阻抗减半的极端工况，考察控制器的动态调节性能。
• 直流电压闭环：集成电压外环PI控制器，通过实时调节有功功率分量，将直流侧母线电压维持在设定目标值附近。
• 滞环电流控制：通过设定特定的带宽，直接对比实际输出电流与参考电流的偏差，快速生成逆变器开关序列。
• 离散化数值计算：采用一阶微分方程离散化方法，精确模拟电感、电容等储能元件的瞬态演化过程。

使用方法

1. 启动环境：打开MATLAB软件环境。
2. 运行仿真：运行主程序的入口函数，系统将根据预设的时间步长开始迭代计算。
3. 参数调节：根据需要修改系统参数设置区的数值，如调整滞环宽度（h_band）观察谐波变化，或修改PI增益调整电压回收速度。
4. 结果观测：仿真结束后，查看工作区生成的电压、电流及开关信号数组，分析补偿前后的波形对比。

系统要求

• 软件版本：MATLAB R2018b 或更高版本。
• 计算资源：标准个人电脑均可运行，需具备基础的数学运算库支持。

实现逻辑与功能说明

1. 参数初始化逻辑

程序首先定义了完整的电气参数体系。电网侧设定为额定频率50Hz、220V有效值的平衡三相系统。STATCOM部分定义了耦合电感（3mH）用于平滑电流，以及2200μF的直流电容作为储能环节。控制器参数预设了0.8A的滞环宽度和特定的电压环增益，为后续算法执行奠定基础。

1. 信号生成与状态更新

在仿真主循环中，系统根据当前步长实时生成理想的三相正弦电压参考信号。状态变量（如电网电流、负载电流、直流电压等）被初始化并在每个采样周期内进行循环迭代。

1. 负载变化模拟逻辑

为了测试系统的稳态与暂态特性，程序在仿真时间达到0.2秒时，通过条件判断逻辑将负载的有效电阻和电感减小为初始值的一半。这一操作模拟了负载投入过程，用于观测STATCOM在电流需求波动时的补偿速度。

1. 负载电流计算算法

采用微分方程离散化技术，在每个采样时刻利用当前的电压瞬时值和上一时刻的电流值，计算负载电流的增量。该部分体现了阻感负载对电压变化的动态响应特性。

1. 补偿控制核心逻辑（PI控制与电流反馈）

系统通过比较直流侧反馈电压与指令电压（800V）的偏差，输入至PI调节器。积分项和比例项共同产生调节信号，旨在维持电容能量平衡，弥补换流器自身的损耗。

1. 滞环开关切换机制

基于计算得出的参考电流与STATCOM实际反馈电流，程序通过滞环逻辑判断。如果电流偏差超出正向或负向带宽，则立即改变换流器桥臂的开关状态，通过调整电压向量的方向，迫使实际电流回归至滞环带以内。