本文主要研究了基于三电平桥臂模块化多电平变流器（MMC）的静止同步补偿器（STATCOM）的控制方法。目前电力系统中，由于负载多样化，无功需求不断增大，电能质量受到更多关注，因此，提出了利用改进的STATCOM拓扑来满足这一需求。研究的主要内容包括提出基于3N桥臂结构的MMC-STATCOM拓扑、分析其环流特性并设计抑制方法，以及采用电流直接控制的方法在无功补偿工作情况下的控制方案。文中通过Matlab/Simulink仿真验证了所提出的拓扑结构与控制策略的有效性和可行性。
知识点一：模块化多电平变流器（MMC）和静止同步补偿器（STATCOM）
模块化多电平变流器（MMC）是高压大容量电力系统中使用的一种先进变流技术。由于其高电压等级、低谐波输出、高功率密度和模块化设计的优点，它在柔性直流输电、电气化铁路和大功率电机驱动等领域得到了广泛应用。MMC变流器通过将多个子模块串联起来，每个子模块可以独立控制，从而实现更复杂的电能变换任务。
静止同步补偿器（STATCOM）是一种动态无功功率补偿装置，它能快速地调节无功功率输出，从而维持系统电压的稳定性和提高电网电能质量。STATCOM通过向系统注入或吸收无功功率，可以有效抑制电压波动和闪变，改善电能质量。
知识点二：3N桥臂结构
在MMC-STATCOM中，3N桥臂结构是一种新型的拓扑结构。它指的是在每个相级 MMC 的交流侧使用三电平桥臂结构。这种结构相比传统 STATCOM 的多电平变流器并联结构，能有效降低多个 MMC 间的协调控制复杂度，避免参数谐振、功率振荡和多机并联环流问题，从而减少系统损耗和成本。
知识点三：环流特性与抑制方法
在 MMC-STATCOM 的运行中，环流是一个重要的问题，它不仅影响设备的正常运行，还可能引发功率损耗和热损失等问题。环流特性分析是通过对 MMC 的电流动态进行数学建模，来分析和预测环流的频率特性和影响因素。研究中针对环流中较大的二倍频分量，设计了在 d-q 负序旋转坐标系下的抑制方法。d-q 负序坐标系下设计的抑制方法能够有效降低环流中的二倍频分量，从而达到环流抑制的目的。
知识点四：无功补偿
无功补偿是电力系统中用于调整无功功率，维持电压稳定的一个重要手段。无功补偿的方式有很多种，其中 STATCOM 是最为主动和有效的补偿方法之一。无功补偿工况下的整体控制方法中，电流直接控制方式是一种常见的控制策略，它直接对电流进行控制，通过调节电流的幅值和相位来补偿系统的无功功率，以达到改善电能质量的目的。
知识点五：仿真验证
仿真验证是电气工程领域常用的研究方法，通过计算机模拟实际电力系统运行情况，可以验证新的控制方法、拓扑结构设计的可行性和有效性，而无需在实际系统中进行昂贵的实验。本文使用的仿真软件为 Matlab/Simulink，通过仿真结果验证了所提出的 MMC-STATCOM 拓扑结构和控制方法，在电力系统无功补偿中的适用性和优势。
这些知识点构成了本文研究的核心内容，并向读者展示了在电力系统中，特别是在无功功率补偿和电能质量管理方面，利用先进的MMC技术结合 STATCOM 的最新研究成果和应用前景。
