付光杰 李欣洳 苑宏钰 郑连亮 邢浦旭

(1.东北石油大学 电气信息工程学院，黑龙江 大庆 163318;2.海洋石油工程股份有限公司，天津 塘沽 300452;3.辽河石油装备制造总公司，辽宁 盘锦 124010;4.武汉大学 动力与机械学院，湖北 武汉 430072)

0 引言

随着现代科学技术的发展，电力输电系统已进入大系统、超高压远距离输电、跨区域联网的新阶段。然而，电力电子装置等非线性负载的大量使用造成电网中的无功和谐波问题日益严重，给电网带来额外的负担，并影响供电质量。文献［1-3］中提出了STATCOM作为柔性交流输电系统(FACTS)的装置之一，可用于调节无功，提高输电质量，对建设资源节约、生态环保、标准规范、技术先进、经济高效的绿色电网将具有很大的推动作用。并且使用多电平逆变器［4-7］的STATCOM具有输出容量大，输出电压、电流谐波含量小等优点。在现有条件的基础上，如果电平数过多，对逆变器的控制将变得复杂。本文所研究的五电平STATCOM采用二极管钳位式的拓扑结构，利用开关函数的概念，建立五电平STATCOM在ABC三相静止坐标系和DQ两相旋转坐标系下的高频数学模型，并通过仿真验证了所选择模型的正确性。

1 五电平逆变器的工作原理

五电平是指逆变器交流侧每相输出电压相对于直流侧电压(中点电位)有5种取值的可能。图1为五电平STATCOM的主电路结构。每相含有8个开关管T1～T8及相应的反并联二极管D1～D8和6个钳位二极管V1～V6。为防止五电平逆变器中同一桥臂出现短路，对主开关器件的控制脉冲有严格要求，需要使T1与 T5，T2与 T6，T3与 T7，T4与 T8的控制脉冲互补。……