靜止同步補償器的設(shè)計與仿真畢業(yè)設(shè)計-說明

1、目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc326491260 1簡介 PAGEREF _Toc326491260 h 1 HYPERLINK l _Toc326491261 1.1簡介 PAGEREF _Toc326491261 h 1 HYPERLINK l _Toc326491262 1.2本文研究背景及意義 PAGEREF _Toc326491262 h 1 HYPERLINK l _Toc326491263 1.3電力系統(tǒng)靜態(tài)無功補償技術(shù)類型及其優(yōu)缺點 PAGEREF _Toc326491263 h 3 HYPERLINK l _Toc326491264 1

2、.3.1并聯(lián)電容器 PAGEREF _Toc326491264 h 3 HYPERLINK l _Toc326491265 1.3.2同步冷凝器-SC PAGEREF _Toc326491265 h 4 HYPERLINK l _Toc326491266 1.3.3飽和反應(yīng)堆 PAGEREF _Toc326491266 h 4 HYPERLINK l _Toc326491267 1.3.4靜態(tài)無功補償器-SVC PAGEREF _Toc326491267 h 5 HYPERLINK l _Toc326491271 1.4 STATCOM研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 PAGEREF _Toc3264912

3、71 h 5 HYPERLINK l _Toc326491272 1.4.1 STATCOM5研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc326491272 h HYPERLINK l _Toc326491273 1.4.2 STATCOM5發(fā)展趨勢 PAGEREF _Toc326491273 h HYPERLINK l _Toc326491274 1.5本文研究內(nèi)容 PAGEREF _Toc326491274 h 5 HYPERLINK l _Toc326491275 STATCOM 5的工作原理和數(shù)學(xué)模型 PAGEREF _Toc326491275 h HYPERLINK l _Toc3264912

4、76 2.1 STATCOM PAGEREF _Toc326491276 h 5的基本結(jié)構(gòu) HYPERLINK l _Toc326491277 2.2 STATCOM 的工作原理 PAGEREF _Toc326491277 h 5 HYPERLINK l _Toc326491278 2.3 STATCOM Device 5的時域數(shù)學(xué)模型 PAGEREF _Toc326491278 h HYPERLINK l _Toc326491279 3 STATCOM 5無功檢測方法及控制策略 PAGEREF _Toc326491279 h HYPERLINK l _Toc326491280 3.1無功功率

5、檢測方法 PAGEREF _Toc326491280 h 5 HYPERLINK l _Toc326491281 3.1.1基于dq理論的檢測方法 PAGEREF _Toc326491281 h 5 HYPERLINK l _Toc326491294 3.2 STATCOM裝置的控制方法 PAGEREF _Toc326491294 h 5 HYPERLINK l _Toc326491295 3.2.1直流控制 PAGEREF _Toc326491295 h 5 HYPERLINK l _Toc326491296 3.2.2間接電流控制 PAGEREF _Toc326491296 h 5 HYP

6、ERLINK l _Toc326491297 3.2.3當(dāng)前間接控制與直接控制的比較 PAGEREF _Toc326491297 h 5 HYPERLINK l _Toc326491298 STATCOM裝置5無功補償仿真研究 PAGEREF _Toc326491298 h HYPERLINK l _Toc326491299 4.1仿真軟件MATLAB/Simulink 5介紹 PAGEREF _Toc326491299 h HYPERLINK l _Toc326491300 4.1.1 MATLAB/Simulink 5仿真軟件概述 PAGEREF _Toc326491300 h HYPER

7、LINK l _Toc326491301 4.1.2仿真軟件MATLAB/Simulink 5的主要功能 PAGEREF _Toc326491301 h HYPERLINK l _Toc326491302 STATCOM 5的模擬 PAGEREF _Toc326491302 h HYPERLINK l _Toc326491303 4.2.1 STATCOM 仿真主接線 PAGEREF _Toc326491303 h 5 HYPERLINK l _Toc326491304 4.2.2仿真波形及結(jié)果分析： PAGEREF _Toc326491304 h 5 HYPERLINK l _Toc3264

8、91305 4.3章節(jié)總結(jié) PAGEREF _Toc326491305 h 5 HYPERLINK l _Toc326491306 5總結(jié)與展望 PAGEREF _Toc326491306 h 5 HYPERLINK l _Toc326491307 5.1總結(jié) PAGEREF _Toc326491307 h 5 HYPERLINK l _Toc326491308 5.2展望 PAGEREF _Toc326491308 h 5 HYPERLINK l _Toc326491309 參考文獻 PAGEREF _Toc326491309 h 5 HYPERLINK l _Toc326491310 至

9、PAGEREF _Toc326491310 h 51 簡介1.1 簡介靜態(tài)無功補償器（STATCOM）是柔性交流輸電系統(tǒng)（FACTS）的重要組成部分，是靜態(tài)無功補償?shù)陌l(fā)展，近年來在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。省電力公司與清華大學(xué)合作，研制成功首臺300kvar STATCOM工業(yè)樣機和20Mvar STATCOM，標(biāo)志著我國在該領(lǐng)域的工業(yè)應(yīng)用研究處于世界先進水平。隨著非線性電氣設(shè)備在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛，尤其是電力電子設(shè)備，電力系統(tǒng)中的諧波和無功功率也越來越嚴重。它帶來了額外的負擔(dān)，嚴重影響了供電質(zhì)量。因此，諧波抑制和無功補償已成為電力電子和電力系統(tǒng)領(lǐng)域的重大課題，越來越受到人們的關(guān)注。因此

10、，如何更好、更有效地優(yōu)化無功補償，是電力工作者亟待解決的問題。1.2 本研究的背景和意義由于我國經(jīng)濟發(fā)展不平衡，一次能源地域分布不均，我國電力發(fā)展的基本國策是：“全國互聯(lián)互通、西電東送、南北互供、分道揚鑣”。發(fā)電廠和電網(wǎng)”。隨著各省骨干電網(wǎng)、大區(qū)域骨干電網(wǎng)和受端電網(wǎng)的不斷加強和完善，與三峽電站各機組、全國各區(qū)域電網(wǎng)逐步并網(wǎng)發(fā)電將相互連接，電力系統(tǒng)將在許多地區(qū)相互連接。它在經(jīng)濟上帶來了明顯的收益，但也面臨以下問題：（一）我國一次能源地域分布不均。供電建設(shè)所需的煤炭和水資源主要集中在西部。為滿足東部發(fā)達地區(qū)日益增長的用電需求，需要通過長距離輸電線路將大量電能輸送到東部負荷。和地區(qū)等中心。輸電功率達

11、到120-1.5億千瓦，如此大功率的輸電需要建設(shè)多條長距離輸電線路。由于我國地形復(fù)雜，輸電線路建設(shè)成本高，有效降低了輸電線路的輸電容量。事實上，輸電線路的輸電能力主要受穩(wěn)定性限制，包括：靜態(tài)穩(wěn)定性限制；臨時穩(wěn)定極限；電壓穩(wěn)定性；熱穩(wěn)定性。長距離輸電線路的熱穩(wěn)定性極限很高，但受其他三項的限制，其輸電能力無法最大化。（2）配電和方向不當(dāng)造成部分線路和兩端設(shè)備嚴重過載，而其他線路輕載不僅使現(xiàn)有設(shè)備得不到充分利用，而且往往造成穩(wěn)定性問題；整個系統(tǒng)因循環(huán)電流而損失的有功功率增加，系統(tǒng)運行非常不經(jīng)濟；系統(tǒng)無功分配不當(dāng)，電壓質(zhì)量變差。無功補償?shù)闹饕δ苋缦拢海?）提高供電系統(tǒng)和負載的功率因數(shù)，降低設(shè)備容量，

12、降低功率損耗；(2)穩(wěn)定受電端與電網(wǎng)之間的電壓，提高供電質(zhì)量。對長距離輸電線路在合適的位置設(shè)置動態(tài)無功補償，也可以提高輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高輸電容量；(3)在電氣化鐵路等三相負荷不平衡的情況下，可以通過適當(dāng)?shù)臒o功補償來平衡三相有功和無功負荷。目前，世界上有許多 STATCOM 在運行。其中，1986年，由EPRI和美國西屋公司研制的1Mvar STATCOM在紐約斯普林谷投入運行； 1991年，日本三菱公司與關(guān)西電力公司聯(lián)合研制的80Mvar STATCOM在犬山開關(guān)站154KV系統(tǒng)投入運行。 ; 1992年，東京電力和東芝株式會社日立開發(fā)的兩臺50Mvar STATCOM在新信濃發(fā)電站投入使

13、用； 1995年，美國電力學(xué)院EPRI、田納西河谷管理局TVA和西屋公司投資了一臺100Mvar STATCOM； 1997年，德國西門子研制的8Mvar STATCOM在丹麥Reisby Hede風(fēng)電場投入運行；迄今為止世界上容量最大的STATCOM是美國AEP統(tǒng)一潮流控制器項目的并聯(lián)部分160Mvar STATCOM，于1997年啟動并開始運行。迄今為止，只有美國、日本、德國等少數(shù)發(fā)達國家掌握了STATCOM的應(yīng)用開發(fā)技術(shù)。為跟蹤國際FACTS發(fā)展的前沿技術(shù)，也為解決電網(wǎng)存在的問題，在原電力部的支持下，省電力局決定投資開發(fā) 1994年20Mvar STATCOM。重大科技項目。在項目合作方

14、清華大學(xué)的積極配合下，一臺300kvar STATCOM作為中間樣機于1996年11月通過了電力部組織的專家評審，1997年在變電站進行了現(xiàn)場測試和試運行。 20Mvar STATCOM于1999年3月在220kv變電站成功并網(wǎng)，成為我國FACTS研究與應(yīng)用領(lǐng)域的里程碑，標(biāo)志著我國成為世界上第四個擁有大型-產(chǎn)能STATCOM制造技術(shù)，標(biāo)志著中國FACTS技術(shù)發(fā)展進入了一個新階段。可見，STATCOM作為一種新型的無功調(diào)節(jié)裝置，具有如此多的優(yōu)點，已成為現(xiàn)代無功補償裝置的發(fā)展方向，也成為國外電力領(lǐng)域的重點研究課題之一。系統(tǒng)行業(yè)。1.3 電力系統(tǒng)中靜態(tài)無功補償技術(shù)的種類及各自的優(yōu)缺點傳統(tǒng)的無功補償設(shè)

15、備包括并聯(lián)電容器、相位調(diào)節(jié)器和同步發(fā)電機等。發(fā)電機的固定阻抗不能動態(tài)跟蹤負載無功功率的變化；而攪拌機和同步發(fā)電機補償該設(shè)備為旋轉(zhuǎn)設(shè)備，其損耗和噪聲都很大，不適合過大或過小的無功功率。補償。因此，這些設(shè)備越來越不適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要。1970年代以來，隨著研究的進一步深入，出現(xiàn)了靜態(tài)無功補償技術(shù)。經(jīng)過20多年的發(fā)展，這項技術(shù)經(jīng)歷了一個不斷創(chuàng)新發(fā)展的過程。所謂的靜止無功補償是指用不同的靜態(tài)開關(guān)切換電容器或電抗器，使其吸收和發(fā)射功率。電源電流提高電力系統(tǒng)功率因數(shù)、穩(wěn)定系統(tǒng)電壓、抑制系統(tǒng)振蕩等的能力。功能。目前，靜態(tài)開關(guān)有兩種，即斷路器和電力電子開關(guān)。由于斷路器作為接觸器，它的切換速度較慢，大約在1

16、0-30S左右，可以快速跟蹤負載的無功功率。變化，而電容器的投切往往會引起更嚴重的浪涌電流和工作過電壓，這不會但容易造成接點被焊接，補償電容部分擊穿，應(yīng)力大，維修量大。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，出現(xiàn)了交流無觸點開關(guān)SGR、GTR、GTO等作為開關(guān)開關(guān)，速度可提高500倍（約10us）。參數(shù)、無功補償可在一個周期內(nèi)完成，目標(biāo)_可單相調(diào)整?，F(xiàn)詳細對比各種無功補償方式的優(yōu)缺點及其等效電路圖：1.3.1并聯(lián)電容下圖為電網(wǎng)中采用并聯(lián)電容器進行無功補償?shù)牡刃щ娐穲D和相量圖：a) 電路圖 b) 矢量圖圖1-3 無功并聯(lián)電容補償電路及矢量圖從圖中可以看出，并聯(lián)電容器不投入使用時，電網(wǎng)中的感

17、性無功電流由系統(tǒng)電源承擔(dān)，使系統(tǒng)功率因數(shù)偏低；并聯(lián)電容器投入使用后，將感性無功功率提供給系統(tǒng)，共享系統(tǒng)。大部分無功負載，大大提高了功率因數(shù)。但在補償過程中，如果電容器容量過大，則補償電流的相位會超前電壓，會發(fā)生過補償，導(dǎo)致變壓器初級電壓升高，容性無功功率增大。也將在電力線上傳輸。會增加功率損耗，增加溫升，影響電容器的壽命。優(yōu)點：并聯(lián)電容器的單位容量成本最低，有功損耗最小，運維最容易。電容器可分散安裝，就地實現(xiàn)無功補償，獲得最佳的技術(shù)經(jīng)濟效果。此外，改變?nèi)萘恳埠芊奖?。分散并搬遷到其他地方。缺點：（1）只能補償感性無功功率，不能連續(xù)調(diào)節(jié)。 (2)當(dāng)電網(wǎng)電壓下降時，電容器上的補償電流相應(yīng)下降，使補償

18、后的無功功率急劇下降，系統(tǒng)電壓下降幅度更大。 (3)當(dāng)系統(tǒng)中存在諧波時，也可能發(fā)生并聯(lián)諧振，將諧波電流放大，甚至導(dǎo)致電容器燒毀。1.3.2同步冷凝器-SC優(yōu)點：在不同的過勵磁或欠勵磁條件下，可以發(fā)射不同大小的電容或電感無功功率。缺點：（1）由于是旋轉(zhuǎn)電機，損耗和噪音大，運行維護復(fù)雜，大容量技術(shù)難度高。 (2)響應(yīng)速度慢，在很多情況下不能滿足快速無功控制的要求。1.3.3飽和反應(yīng)堆優(yōu)點：與同步相機相比，具有靜態(tài)型的優(yōu)點，響應(yīng)速度快。缺點：（1）由于鐵芯需要充磁至飽和，損耗和噪聲也很大。 (2)非線性電路存在一些特殊問題，不能通過相位調(diào)整來補償負載的不平衡。1.3.4靜態(tài)無功補償器-SVC優(yōu)點：（

19、1）在提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性和阻尼系統(tǒng)振蕩方面，STATCOM的性能遠優(yōu)于傳統(tǒng)的同步相機。 （2）控制靈活，調(diào)節(jié)范圍寬，在感性和容性工作條件下可連續(xù)快速調(diào)節(jié)。 （3）靜態(tài)運行，安全穩(wěn)定，大大提高設(shè)備壽命，改善環(huán)境影響。 (4) STATCOM裝置采用直流電容代替交流電容，既可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)的無功功率，又可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)的有功功率。同時減少了 STATCOM 設(shè)備的體積，減少了損耗。 (5)連接電抗小。 STATCOM與電網(wǎng)連接的連接電抗，其作用是濾除電流中的高次諧波，同時還起到連接變流器和電網(wǎng)的兩個交流電壓源的作用，因此所需電感量很大比同等補償容量的 STATCOM 小，對系統(tǒng)電壓進行瞬時補償，即使系統(tǒng)電

20、壓降低，仍能保持最大無功電流。 (5)諧波量小。 SVC本身會產(chǎn)生一定量的諧波，但在STATCM中，可以完全利用橋式交流電路的復(fù)用技術(shù)和多電平技術(shù)來消除低次諧波。 (6) SVC 裝置為電抗型。接入電力系統(tǒng)后，可能會改變原有電力系統(tǒng)的阻抗特性，產(chǎn)生諧振。 STATCOM 設(shè)備是電壓源逆變器設(shè)備，不會產(chǎn)生諧振。 (7) STATCOM的端電壓對外部系統(tǒng)的運行條件和結(jié)構(gòu)變化不敏感，即輸出穩(wěn)定的系統(tǒng)電壓。缺點：（1）初期投資和運營成本較高。 (2)技術(shù)要求高，控制較復(fù)雜。 (3)容量過大，導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜。早期的靜態(tài)無功補償裝置為飽和電抗器（Saturated Reactor-SR）型。 1967年，英

21、國GEC公司制造了世界上第一批飽和電抗器靜態(tài)無功補償裝置。此后，各國廠商紛紛推出各自的產(chǎn)品。圖1-4 a)是它的等效電路圖，由SR和幾組不可控電容組成。與電容器 C 串聯(lián)的電感與其形成串聯(lián)諧振電路，該電路兼作高次諧波濾波器。與可飽和電抗器串聯(lián)的電容器用于校正可飽和電抗器伏安特性的斜率。圖1-4 b)是它的伏安特性圖。當(dāng)SR單獨作用時，補償器的基波電流如圖中點劃線所示，其斜率因取值不同而變化。當(dāng)電容器單獨作用時，補償器的電流在圖中用虛線表示，即隨著其端電壓的增加而增加。補償器的整體伏安特性如圖中實線所示。可見，當(dāng)系統(tǒng)電壓高于參考電壓時，補償器產(chǎn)生感應(yīng)無功電流，使系統(tǒng)電壓降低；當(dāng)系統(tǒng)電壓低于參考電

22、壓時，補償器產(chǎn)生容性無功電流，使系統(tǒng)電壓升高。a) 等效電路圖 b) 伏安特性圖圖1-4 SR型靜態(tài)無功補償器等效電路及伏安特性圖SR型靜態(tài)無功補償器與同步相機相比，具有靜態(tài)型、響應(yīng)速度快等優(yōu)點。但是由于鐵芯需要充磁到飽和狀態(tài)，損耗和噪聲都很大，而且存在非線性電路的一些特殊問題，不能通過相位調(diào)整來補償負載的不平衡，所以不占用靜態(tài)無功補償裝置。主流。進入1970年代后，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，采用晶閘管的靜態(tài)無功補償裝置越來越受到重視，逐漸占據(jù)無功補償?shù)闹鲗?dǎo)地位。 1977年，美國GE公司首次在實際電力系統(tǒng)中演示了采用晶閘管的靜態(tài)無功補償裝置。 1978年，在美國電力研究所

23、的支持下，西屋電氣公司生產(chǎn)的采用晶閘管的靜態(tài)無功補償裝置投入實際運行。前幾天我們提到的靜態(tài)無功補償裝置（SVC）常指使用晶閘管的靜態(tài)無功補償裝置，主要包括晶閘管控制電抗器（Thyristor Controlled Reactor-TCR）和晶閘管開關(guān)電容（Thyristor Switched Capacitor-TSC）。TCR型補償器由TCR和幾組不可控電容器組成。如圖2-5所示，與電容C串聯(lián)的電感與其形成串聯(lián)諧振電路，同時也起到過濾高次諧波的作用，濾除產(chǎn)生的5次、7次、11次.等諧波電流由 TCR。 TCR由兩個反并聯(lián)晶閘管和一個串聯(lián)的電抗器組成。其工作原理是通過控制晶閘管的觸發(fā)延遲角來增

24、大或減小補償器的等效電抗，從而動態(tài)改變基波電流和無功功率的大小，圖b)為伏安特性圖TCR 型補償器。當(dāng) TCR 單獨作用時，補償器的基波電流如圖中虛線所示，其值取決于晶閘管的觸發(fā)角，后者取決于設(shè)定的控制律和系統(tǒng)的運行條件。當(dāng)只有電容器動作時，補償器的電流如圖中虛線所示，即隨著其端電壓的增加而增加。當(dāng)TCR和電容同時投入時，補償器的電流如圖中實線所示。因此，通過控制晶閘管的觸發(fā)延遲角，TCR型補償器可以同時吸收感性無功和容性無功，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)無功和電網(wǎng)電壓的動態(tài)控制。a) 等效電路圖 b) 伏安特性圖圖1-5 TCR型靜態(tài)無功補償器等效電路及伏安特性圖TSC型補償器的工作原理比較簡單。其等效電

25、路圖如圖2-6a)所示。兩個反并聯(lián)晶閘管用于將電容器連接到電網(wǎng)或?qū)⑵渑c電網(wǎng)斷開。事實上，晶閘管開關(guān)取代了傳統(tǒng)的電容器。配置的機械開關(guān)。a) 等效電路圖 b) 伏安特性圖圖1-6 TSC型靜態(tài)無功補償器等效電路及伏安特性圖在工程實踐中，電容器一般分為幾組，每組可以由一個晶閘管進行切換。這樣，這些電容器就可以根據(jù)電網(wǎng)的無功功率需求來接通和關(guān)斷。實際上，TSC是一種動態(tài)無功補償器，可以間歇性吸收容性無功并且可以調(diào)節(jié)。請參見圖 1-6b)。電容器分組的具體方法更加靈活。一般希望電容值可以組合的系列越多越好，這樣可以盡量做到平滑調(diào)整，但也要綜合考慮系統(tǒng)的復(fù)雜性和經(jīng)濟性問題。另外，電容的投切時間必須是電源

26、電壓等于電容預(yù)充電電壓的時間，否則會產(chǎn)生浪涌電流，可能損壞晶閘管或帶來高頻振蕩等不良影響到電源。1.4 STATCOM研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.4.1STATCOM研究現(xiàn)狀利用電力電子變流器進行無功控制的可能性早已得到認可，但受限于當(dāng)時電力電子設(shè)備的耐壓和功率水平，不可能制造出在輸電系統(tǒng)中具有實用價值的設(shè)備。直到今年，特別是高壓大功率門極可關(guān)斷晶閘管GTO，極大地推動了STATCOM的發(fā)展和應(yīng)用。 STATCOM 是一種并行型 FACTS 設(shè)備。與傳統(tǒng)的基于可控電抗器和開關(guān)電容的靜態(tài)無功補償器SVC相比，STATCOM在性能上有很大的優(yōu)勢。成為新一代無功電壓控制設(shè)備。無功補償?shù)闹饕δ苋缦拢海?）

27、提高供電系統(tǒng)和負載的功率因數(shù)，降低設(shè)備容量，降低功率損耗；(2)穩(wěn)定受電端與電網(wǎng)之間的電壓，提高供電質(zhì)量。對長距離輸電線路在合適的位置設(shè)置動態(tài)無功補償，也可以提高輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高輸電容量；(3)在電氣化鐵路等三相負荷不平衡的情況下，可以通過適當(dāng)?shù)臒o功補償來平衡三相有功和無功負荷。目前，世界上有許多 STATCOM 在運行。其中，1986年，由EPRI和美國西屋公司研制的1Mvar STATCOM在紐約斯普林谷投入運行； 1991年，日本三菱公司與關(guān)西電力公司聯(lián)合研制的80Mvar STATCOM在犬山開關(guān)站154KV系統(tǒng)投入運行。 ; 1992年，東京電力和東芝株式會社日立開發(fā)的兩臺50

28、Mvar STATCOM在新信濃發(fā)電站投入使用； 1995年，美國電力學(xué)院EPRI、田納西河谷管理局TVA和西屋公司投資了一臺100Mvar STATCOM； 1997年，德國西門子研制的8Mvar STATCOM在丹麥Reisby Hede風(fēng)電場投入運行；迄今為止世界上容量最大的STATCOM是美國AEP統(tǒng)一潮流控制器項目的并聯(lián)部分160Mvar STATCOM，于1997年啟動并開始運行。迄今為止，只有美國、日本、德國等少數(shù)發(fā)達國家掌握了STATCOM的應(yīng)用開發(fā)技術(shù)。為跟蹤國際FACTS發(fā)展的前沿技術(shù)，也為解決電網(wǎng)存在的問題，在原電力部的支持下，省電力局決定投資開發(fā) 1994年20Mvar

29、 STATCOM。重大科技項目。在項目合作方清華大學(xué)的積極配合下，一臺300kvar STATCOM作為中間樣機于1996年11月通過了電力部組織的專家評審，1997年在變電站進行了現(xiàn)場測試和試運行。 20Mvar STATCOM于1999年3月在220kv變電站成功并網(wǎng)，成為我國FACTS研究與應(yīng)用領(lǐng)域的里程碑，標(biāo)志著我國成為世界上第四個擁有大型-產(chǎn)能STATCOM制造技術(shù)，標(biāo)志著中國FACTS技術(shù)發(fā)展進入了一個新階段。1.4.2STATCOM的發(fā)展趨勢近十年來，STATCOM的研究和應(yīng)用取得了長足的進步和發(fā)展?？v觀近年來這些項目和調(diào)試裝置，發(fā)展趨勢如下：(1) 100Mvar-200Mva

30、r等較大容量的STATCOM主電路研究。為了加強500kV網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)壓能力，對100Mv級STATCOM的需求會更大。由于IGBT、IGCT等開關(guān)元件單管容量的限制，必須采用多路連接或其他方法來增加器件的容量，提高器件的耐壓水平，需要深入研究大容量STATCOM的主電路。(2) STATCOM在異常狀態(tài)下的行為及新型保護監(jiān)控系統(tǒng)的研究。由于 STATCOM 的最終目的是提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此要求它在異常系統(tǒng)條件下安全可靠地運行，并提供所需的無功支持。但是，當(dāng)系統(tǒng)電壓幅值和相位發(fā)生較大突變或系統(tǒng)電壓存在較大不平衡時，STATCOM 可能會出現(xiàn)過流。電流措施是在系統(tǒng)異常導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生過流時立即阻斷脈沖

31、以保證設(shè)備的安全，待系統(tǒng)電壓變化趨于緩和時再重新啟動運行。要發(fā)揮其作用，需要系統(tǒng)研究STATCOM在異常情況下的行為及其相應(yīng)的保護對策。另外，為了保證系統(tǒng)中STATCOM的可靠運行，需要加強對STATCOM的監(jiān)控，尤其是遠程監(jiān)控，以便及時掌握設(shè)備的安全狀態(tài)。(3) STATCOM布局優(yōu)化規(guī)劃、多臺STATCOM協(xié)同控制及其他控制器集成控制研究。為了充分發(fā)揮STATCOM在系統(tǒng)中的作用，需要優(yōu)化STATCOM的安裝位置，提高系統(tǒng)的性價比；此外，由于電力系統(tǒng)是一個相互耦合的統(tǒng)一整體，當(dāng)安裝多個STATCOM系統(tǒng)發(fā)生故障時，每個STATCOM設(shè)備和其他設(shè)備不僅要保持自身的安全和穩(wěn)定，還要盡可能地為整

32、個系統(tǒng)的安全性和動態(tài)性能的提高，至少不會惡化整個系統(tǒng)?？紤]到系統(tǒng)的安全性和動態(tài)性能，有必要研究多個 STATCOM 的協(xié)調(diào)控制以及與其他控制器的集成控制。1.5 本文研究內(nèi)容（一）STATCOM的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(2) 無功功率的產(chǎn)生和危害無功功率用于產(chǎn)生交變磁場和感應(yīng)磁通量。主要危害有：造成線路電壓損耗增加，增加設(shè)備和線路損耗，增加設(shè)備容量。(3) STATCOM的工作原理和數(shù)學(xué)模型(4) STATCOM控制策略和無功檢測方法本文采用瞬時無功功率理論檢測方法，控制策略采用間接電流控制。(5) 基于METALAB的STATCOM仿真2 STATCOM的工作原理及數(shù)學(xué)模型2.1 STATCOM

33、的基本結(jié)構(gòu)STATCOM的基本工作原理是將電壓型逆變橋電路直接或通過電抗與電網(wǎng)相連，然后在逆變橋交流側(cè)調(diào)節(jié)輸出電壓的相位和幅值，或者直接控制電流在交流側(cè)制作逆變器。橋式電路吸收或放出所需的無功電流，達到動態(tài)無功補償?shù)哪康摹?，STATCOM的基本電路結(jié)構(gòu)應(yīng)分為“電壓型橋式電路結(jié)構(gòu)和電流型橋式電路”結(jié)構(gòu)兩種。如圖2-1所示；a) 使用電壓橋電路 b) 使用電流橋電路圖 2-1 STATCOM 的基本電路結(jié)構(gòu)對于電壓型橋式電路，電容器作為直流側(cè)的儲能元件，將直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓通過串聯(lián)電抗并入電網(wǎng)，其中串聯(lián)電抗起作用阻尼過流和濾除紋波：對于電流型橋式電路，其直流側(cè)以電感為儲能元件，將直流電流逆變

34、為交流電，將新電流送入電網(wǎng)。與交流側(cè)并聯(lián)的電運行可以吸收更換的過電壓。我們知道，在一個平衡的三相系統(tǒng)中，兩相瞬時功率之和是固定的，在任何時候都等于三相總有功功率。因此，一般情況下，三相系統(tǒng)的電源與負載之間不存在來回，各相的無功功率在三相系統(tǒng)中。這個問題來來回回。而STATCOM是為了處理三相無功統(tǒng)一，所以理論上STATCOM橋式變流電路的直流側(cè)可以沒有無功儲能元件。但實際上，由于諧波的存在，電源和STATCOM之間似乎會有一點無功電能往返。因此，為了維持STATCOM的正常工作。它的直流側(cè)仍然需要一個小電容或感應(yīng)阻隔作為儲能元件，但所需儲能元件的容量遠小于STATCOM所能提供的無功容量。對于

35、傳統(tǒng)的SVC裝置，所需的儲能元件容量至少等于其提供的無功功率容量。因此，STATCOM中儲能元件的體積和成本遠小于相同容量的SVC。在實際運行中，由于電流型橋式電路效率低，發(fā)生短路故障時危害較大，目前已投入實際使用的STATCOM采用電壓型橋式電路，因此STATCOM常是指利用自換相電壓橋式電路作為動態(tài)無功補償?shù)难b置。2.2 STATCOM的工作原理圖 2-2 是 STATCOM 的原理示意圖。直流側(cè)為儲能電容，為STATCOM提供直流電壓支持。逆變器通常由多個逆變橋串聯(lián)或并聯(lián)組成。其主要功能是將直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓，通過控制逆變器中的關(guān)斷器件（GTO、IGCT、IEGT等）的驅(qū)動脈沖可以控

36、制交流電壓的幅值、頻率和相位。 .連接變壓器，將逆變器的薄膜輸出轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)電壓，a) 注入系統(tǒng)引線的電流（相當(dāng)于電感）b) 注入系統(tǒng)的電流滯后（相當(dāng)于電容）圖2-2 STATCOM調(diào)節(jié)無功原理示意圖因此，STATCOM 設(shè)備可以并聯(lián)到電力系統(tǒng)。連接變壓器本身的漏抗可以用來限制電流，以防止在逆變器故障或系統(tǒng)故障時有過大的電流流動。整個 STATCOM 設(shè)備相當(dāng)于一個電壓可以控制的電壓源。假設(shè)STATCOM 器件產(chǎn)生并降低到系統(tǒng)側(cè)的空載相電壓 U I 、系統(tǒng)相電壓 U S和連接的電抗 X ，則 STATCOM 器件輸出的電流為因此，STATCOM 裝置輸出的單相視在功率為正常情況下，STATCOM

37、裝置只吸收少量有功功率或不吸收有功功率，因此它產(chǎn)生的電壓U I與系統(tǒng)電壓U S的相位相同，因此單相無功功率由 STATCOM 設(shè)備的輸出是當(dāng)受控 STATCOM 裝置產(chǎn)生的電壓小于系統(tǒng)電壓，即 U I U S時，STATCOM 裝置向系統(tǒng)輸出的無功功率 Q U S時，STATCOM 裝置向系統(tǒng)輸出的無功功率 Q 0，STATCOM 裝置相當(dāng)于一個電容器此時。由于 STATCOM 裝置產(chǎn)生的電壓 UI 的大小可以連續(xù)快速地控制，因此STATCOM吸收的無功功率可以連續(xù)快速地從正向調(diào)整為負。2.3 STATCOM 器件的時域數(shù)學(xué)模型圖 2-3 STATCOM 設(shè)備接線示意圖圖 2-3 是 STAT

38、COM 設(shè)備的原理接線圖。輸入輸出建模方法可用于建立STATCOM器件的數(shù)學(xué)模型。在查看模型之前，請對 STATCOM 設(shè)備進行以下假設(shè)：(1) STATCOM 器件中的各種損耗和電阻，包括開關(guān)器件（如晶閘管、二極管等）的導(dǎo)通電阻，用等效電阻 R 表示，電感 L 從閥側(cè)接變壓器的同步信號的采樣點。(2) 由于 STATCOM 裝置的輸出電壓是由多個單相橋輸出電壓疊加而成，諧波含量低，因此只考慮 STATCOM 輸出電壓的基波分量，忽略諧波分量。LR(t) ，取基波，可以得到STATCOM器件變換器的總輸出電壓為(2-2)其中，K為比例系數(shù)，即STATCOM輸出電壓與系統(tǒng)電壓的夾角，是一個可控量

39、。系統(tǒng)三相電壓為(2-3)根據(jù)STATCOM裝置的示意圖，可以列出STATCOM裝置的a、b、c三相動態(tài)方程：(2-4)將 (2-2) 和 (2-3) 代入：(2-5)直流側(cè)電容電壓的動態(tài)方程可由能量關(guān)系得到：(2-6)代入(2-6)并化簡得：(2-7)因此，STATCOM 的數(shù)學(xué)模型為從上式可以看出，數(shù)學(xué)模型包含四個未知數(shù)和四個方程。只要知道 STATCOM 器件的電流和直流電壓的初始值，就可以通過求解微分方程得到各變量隨時間的變化規(guī)律。但是，上述數(shù)學(xué)模型是一個系數(shù)時變的微分方程，理論分析比較困難。為此，我們使用電力系統(tǒng)中常用的經(jīng)典帕克變換（也稱為dq0變換，是一種線性變換矩陣）將時變微分方

40、程變換為常系數(shù)。微分方程。經(jīng)典帕克變換的矩陣是將abc的三相電流換算為dq0，即：對前述數(shù)學(xué)模型進行變換，得到 STATCOM 設(shè)備在 dq0 坐標(biāo)下的數(shù)學(xué)模型：由于 STATCOM 裝置為三相三線制，三相電流之和為零，所以上式始終為零，因此可以去掉該等式，得到 STATCOM 的數(shù)學(xué)模型為數(shù)學(xué)模型為常系數(shù)微分方程，便于理論分析。根據(jù)瞬時功率理論，STATCOM裝置注入系統(tǒng)的瞬時三相有功功率和無功功率為：和因此有3 STATCOM的無功檢測方法及控制策略3.1 無功功率檢測方法補償裝置對系統(tǒng)無功功率的補償效果很大程度上取決于對系統(tǒng)電路瞬時值的檢測。諧波和無功電流實時檢測的快速性、準確性和靈活性

41、直接影響其跟蹤補償特性。因此，實時準確的檢測方法對無功補償?shù)难芯糠浅Ｖ匾?。目前提出的檢測方法主要有以下幾種：（1）帶通濾波器或陷波（帶阻）濾波器：成本低，輸出阻抗??；但當(dāng)電網(wǎng)頻率發(fā)生波動時，這種方法的濾波效果較差，不能直接檢測電流中的無功分量。(2)基于Fryze時域分析的有功電流分離方法：該方法時延大，實時性差。(3)基于頻域分析的FFT分解方法：該方法不僅時延大，而且實時性差，高次諧波檢測精度差。(4)自適應(yīng)檢測方法：基本可以克服電源電壓畸變和電網(wǎng)頻率偏移對檢測系統(tǒng)的影響，具有良好的自適應(yīng)能力，但存在動態(tài)響應(yīng)慢、對硬件性能要求高的缺點。(5)同步檢波法：ChenCL學(xué)者提出的同步檢波法有等

42、功率(PSD)、等電流(CSD)和等阻(RSD)三種檢波方式，可實現(xiàn)不平衡三相的無功和聲電源系統(tǒng)。實時檢測波電流，但無法將補償電流中的無功電流和諧波電流分開。(6)基于小波變換的檢測方法：克服了傅里葉變換在頻域完全局部化，在時域完全非局部化的缺陷。但是這種方法需要一個周期的電流信號，并且有帶通濾波器的缺點，需要兩次變換才能得到失真電流，計算量大。（6）基于瞬時無功功率理論的電流檢測方法：該方法能準確分離基波正序瞬時無功電流和電網(wǎng)電壓不對稱或畸變情況下的不對稱和高次諧波。具有選擇性或完全補償?shù)乃矔r無功電流?；趶V義瞬時無功功率的檢測方法以其快速、準確的優(yōu)點成為研究熱點，也成為補償裝置的首選檢測方

43、法。傳統(tǒng)理論中的有功功率、無功功率、有功電流、無功電流都是從平均值或相量的意義上定義的，僅適用于電壓和電流均為正弦波的情況。瞬時無功功率理論中的概念都是在瞬時值的基礎(chǔ)上定義的，不僅適用于正弦波，也適用于非正弦和任何過渡過程。瞬時無功功率理論，即“dq”理論，是日本學(xué)者赤城泰文在1980年代提出的。將電力有源濾波器的研究帶出實驗室并應(yīng)用于工業(yè)。但它只適用于三相電壓正弦且對稱的條件下三相電路的高次諧波和基波無功電流的檢測。隨著時間的推移，這一理論得到了發(fā)展和完善。 1990年代，交通大學(xué)王兆安教授等人提出了“dq”理論。該理論提出的檢測方法解決了三相電壓非正弦非對稱時對三相電路高次諧波和基波負序電

44、流的準確檢測。該方法還可以在三相電壓非正弦時準確檢測三相電路的基波無功電流。3.1.1基于dq理論的檢測方法dq變換，或稱Park變換，是根據(jù)雙反作用原理，將旋轉(zhuǎn)電機定子側(cè)的參考坐標(biāo)變換到轉(zhuǎn)子側(cè)的坐標(biāo)變換?；赿q變換的檢測算法可以確定瞬時電壓的有效值，得到了廣泛的應(yīng)用。其變換公式如下逆變換為：在這種變換的缺點是變換前后的電磁功率不守恒。為了使變換前后的功率守恒，變換矩陣應(yīng)為正交矩陣。變換矩陣為：.其中有同步旋轉(zhuǎn)角，由鎖相環(huán)（PLL）電路捕捉，可以實時跟蹤電網(wǎng)基波正序分量頻率的變化； ia 、 ib 、 ic為三相負載電流；它是同步坐標(biāo)變換后的三相電流的d軸分量和q軸分量。該方法根據(jù)瞬時無功理

45、論通過低通濾波器計算id、iq(LPF得到id 、 iq和的直流分量，通過求和變換可以計算出檢測電流的基波分量， , ,側(cè)邊檢測原理圖如下圖所示。3.2 STATCOM 裝置的控制方法根據(jù)不同的功能和要求，STATCOM的控制在控制策略上具有三種基本結(jié)構(gòu)：開環(huán)控制、閉環(huán)控制或兩者的結(jié)合。按控制技術(shù)，主要包括P控制、PI控制、逆控制系統(tǒng)PI控制、微分幾何控制、非線性魯棒控制、模糊控制、遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制等。根據(jù)控制物理量，具體控制通過無功電流參考值調(diào)節(jié)STATCOM產(chǎn)生所需無功電流的方法可分為直流控制和間接電流控制兩大類。3.2.1直流控制所謂直流控制就是利用跟蹤PWM控制技術(shù)，對電流波形的

46、瞬時值進行反饋控制，直接命令電流發(fā)生。圖 3.2 顯示了引入 dq 分解方法的直流控制方法。該控制方式主要采用瞬時電流無功分量的參考值，或瞬時電流無功分量的參考值乘以電源電壓滯后90的正弦波和無功電流參考值，然后乘以瞬時電流有功功率。將元件的參考值相加得到總瞬時電流參考值。跟蹤PWM控制技術(shù)采用三角波比較法，也可以采用磁滯比較法。由于直流控制方式是對電流瞬時值的跟蹤控制，因此要求主電路中的功率半導(dǎo)體開關(guān)器件具有較高的開關(guān)頻率。對于大功率的 STATCOM 應(yīng)用，這種方法有很大的局限性，適用于 STATCOM 的中小容量控制。圖 3.2 使用 dq 變換的直流控制原理框圖3.2.2間接電流控制所

47、謂間接電流控制，就是通過STATCOM逆變器產(chǎn)生的交流電壓基波的相位和幅值，間接控制STATCOM的交流側(cè)電流。如圖 3.3 所示，采用 STATCOM 對無功功率和吸收有功功率的反饋控制，采用 dq 分解法檢測 STATCOM 吸收的無功功率和有功電流，直流電壓反饋控制，輸出直流穩(wěn)壓器用作有功電流的輸出。參考。間接電流控制方法主要用于較大容量的 STATCOM。在大容量系統(tǒng)中，由于開關(guān)頻率的降低，輸出電壓會產(chǎn)生大量諧波，降低直流電壓的利用率。為了減少諧波，可以采用多路復(fù)用、多電平或PWM控制技術(shù)。圖 3.3 使用 dq 變換的間接電流控制原理框圖3.2.3當(dāng)前間接控制和直接控制的比較以上是S

48、TATCOM的兩種控制方式，即電流間接控制和電流直接控制。目前的間接控制和直接控制各有特點，可歸納為以下幾個方面：(1)電流的間接控制方法比較簡單，技術(shù)比較成熟；但與間接控制相比，直接控制控制精度高，系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)快。由于引入了瞬時反饋，控制系統(tǒng)對直流側(cè)電壓和交流側(cè)電網(wǎng)電壓的波動做出快速響應(yīng)，保持輸出電流跟隨參考值。(2)直接控制的系統(tǒng)穩(wěn)定性高于間接控制。電感的電流控制回路是一階系統(tǒng)，是無條件穩(wěn)定的。(3)直接控制可以抑制負序引起的不利影響。當(dāng)電網(wǎng)存在負序電壓時，由于無功電流指令先通過“abc-dq”轉(zhuǎn)換為瞬時無功電流，再通過“dq-abc”轉(zhuǎn)換為三相電流，所以無功電流為對稱并流入直流側(cè)電流。脈

49、動小，電壓脈動也??；另外，直流控制與間接控制不同，對相位檢測精度要求不高。這一優(yōu)勢為控制器的實現(xiàn)帶來了極大的便利。(4) 直接控制對功率半導(dǎo)體器件的開關(guān)頻率要求高，適合小容量STATCOM的控制；間接控制雖然適合大容量的STATCOM控制，但由于容量大，一般受功率半導(dǎo)體開關(guān)器件的頻率限制。電流波形與直接控制方法一樣被跟蹤和控制。(5)采用直接控制的大容量STATCOM，可以采用多變流器、多接法、多電平或PWM控制技術(shù)來降低諧波。采用電流PWM跟蹤控制的直接控制方式，STATCOM輸出電流諧波含量小。(6) STATCOM采用現(xiàn)行的直接控制方式后，其響應(yīng)速度和控制精度較間接控制方式有很大提高。在

50、這種控制方式下，STATCOM實際上相當(dāng)于一個受控的電流源，但直接因為控制方式是跟蹤電流的瞬時值，所以要求主電路功率半導(dǎo)體器件具有較高的開關(guān)頻率，即目前對于大容量的 STATCOM 很難實現(xiàn)。(7)在實際工程應(yīng)用中，目前直接控制方式中脈寬調(diào)制信號的產(chǎn)生方式多采用滯環(huán)控制法和三角波比較法，而連續(xù)時間多采用三角波比較法域控制。遲滯控制方法和改進的遲滯控制方法更適合數(shù)字控制應(yīng)用?？臻g矢量法適用于三相對稱正弦系統(tǒng)，否則計算量大，需要增加濾波環(huán)節(jié)檢測基波功率和電流，影響控制效果。4 STATCOM裝置無功補償仿真研究4.1 仿真軟件MATLAB/Simulink介紹4.1.1仿真軟件MATLAB/Sim

51、ulink總結(jié)Simulink是MATLAB提供的用于實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模和仿真的軟件包，是一個基于框圖的仿真平臺。 Simulink連接MATLAB環(huán)境，基于MATLAB強大的計算功能，采用直觀的框圖進行仿真計算。 Simulink 提供了多種仿真工具，尤其是其不斷擴展、豐富的模塊庫，為系統(tǒng)仿真提供了極大的便利。Simulink 最初是為模擬控制系統(tǒng)而建立的工具箱。在使用中易于編程和擴展，可以解決使用MATLAB過程中遇到的非線性、變系數(shù)等問題。可以模擬連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)，也可以模擬線性和非線性系統(tǒng)，支持多采樣頻率系統(tǒng)的模擬，讓不同的系統(tǒng)可以組合不同的采樣頻率，從而可以模擬更大、更復(fù)雜的系統(tǒng).因

52、此，不同的科學(xué)領(lǐng)域根據(jù)自己的仿真需求，開發(fā)了大量基于MATLAB的專用仿真程序，并將這些程序以模塊的形式放入Simulink中，形成模塊庫。 Simulink 的模塊庫是一組基于 MATLAB 語言編寫的子程序?，F(xiàn)在 Simulink 模塊庫有一個三級樹狀子目錄。一級目錄包含Simulink開發(fā)的數(shù)學(xué)計算工具箱和控制系統(tǒng)工具箱的內(nèi)容，以及后來開發(fā)的信號處理工具（DSP Block ）和通信系統(tǒng)工具的內(nèi)容。 com等也并行列在模塊庫的一級子目錄中，打開模塊庫瀏覽器（Simulink Library Browser ）的目錄就可以看到這些模塊了。在 Simulink 中還包含電力系統(tǒng)模塊庫（Pow

53、er System Block ） ，該模塊庫主要由加拿大 HydroQuebec 公司和 TECSIM International 共同開發(fā)。該模塊可以方便地仿真RLC電路、電力電子電路、電力系統(tǒng)和電機控制系統(tǒng)模塊。我是（Power System Block ）模塊下的靜態(tài)同步補償器的仿真。4.1 .2仿真軟件MATLAB/Simulink的主要功能(1) 這種高級語言可用于技術(shù)計算(2) 本開發(fā)環(huán)境可以管理代碼、文件和數(shù)據(jù)(3) 以迭代方式探索、設(shè)計和解決問題的交互式工具(4) 數(shù)學(xué)函數(shù)可用于線性代數(shù)、統(tǒng)計學(xué)、傅里葉分析、篩選、優(yōu)化和數(shù)值積分等。(5) 2D和3D圖形函數(shù)可用于可視化數(shù)據(jù)(

54、6) 各種工具可用于構(gòu)建自定義 GUI(7) 將基于 MATLAB 的算法與外部應(yīng)用程序和語言（如 C、C+、Fortran、Java、COM 到 Microsoft Excel）集成的各種功能4.2 STATCOM 仿真4.2.1用于模擬 STATCOM 的主接線第二章通過對STATCOM原理的分析，利用MATLAB/Simulink中的Power System Blockset模塊，其中包含電源、元器件等眾多模塊庫，可以對電力系統(tǒng)進行建模和仿真。下圖是間接控制策略下的STATCOM系統(tǒng)仿真總圖。圖 4-1 STATCOM 采用電流間接控制時的系統(tǒng)仿真圖STATCOM采用電流間接控制策略時，

55、其工作原理是根據(jù)負載無功功率的大小調(diào)整補償角，間接控制STATCOM交流側(cè)的電流和輸出電流，實現(xiàn)負載無功的完全補償。接入點的電源。使功率因數(shù)可以達到1。模塊中的三相可編程電源代替無限大系統(tǒng)，線電壓有效值設(shè)置為380V，頻率為50Hz，恒等阻抗負載是每個項目。 STATCOM的主電路包括控制開關(guān)、三箱脈沖發(fā)生器和電壓源型轉(zhuǎn)換器。其中，無功檢測電路模塊圖：圖 4-2 無功檢測仿真模塊圖4.2.2仿真波形及結(jié)果分析：圖4-3 STATCOM投運后系統(tǒng)功率因數(shù)變化曲線從變化曲線可以看出，STATCOM投入運行后，經(jīng)過5個周期的暫態(tài)振蕩過程，系統(tǒng)的功率因數(shù)保持在1附近，因此STATCOM的輸入大大提高了

56、系統(tǒng)的功率因數(shù)。圖 4-4 補償前后電壓電流相位對比從圖4-4可以看出，補償前電壓超前電流角，補償后兩者完全同相，達到補償效果。紅色為電壓波形，黃色為電流波形。下圖為 STATCOM 投入運行后 STATCOM 交流側(cè) A 相電壓和 A 相電流波形：a) 輸入 STATCOM A 相電壓波形b) STATCOM A 相電流波形圖4-5 STATCOM交流側(cè)A相電壓和A相電流波形可以看出，經(jīng)過短暫振蕩后，STATCOM 開始吸收穩(wěn)定的容性電流，為系統(tǒng)提供動態(tài)無功補償。補償前系統(tǒng)A相電流波形補償后系統(tǒng)A相電流波形圖4-6 補償前后系統(tǒng)A相電壓和系統(tǒng)A相電流波形對比4.3 本章小結(jié)本章STATCOM

57、仿真模型的主電路由電源系統(tǒng)、主電路、控制電路和檢測電路四大部分組成?？刂齐娐凡捎瞄g接電流控制的控制方式，能正確、快速地補償負載所需的負載。成就。 STATCOM可以在很大程度上抑制電壓波動和電壓暫降，具有良好的跟蹤補償特性。利用電力系統(tǒng)仿真軟件MATLAB/Simulink分析了STATCOM對負載進行無功補償?shù)倪^程。5 總結(jié)與展望5.1 總結(jié)本設(shè)計首先分析了無功補償在電力系統(tǒng)中的危害和無功補償?shù)囊饬x，而STATCOM在改善電能質(zhì)量方面的具體作用主要分為提高系統(tǒng)功率因數(shù)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)兩個方面。電壓。在對STATCOM的工作原理、主電路結(jié)構(gòu)、無功檢測方法和控制策略等基礎(chǔ)理論進行詳細分析研究的基礎(chǔ)上，

58、選擇了適合電力系統(tǒng)STATCOM的電路結(jié)構(gòu)和控制策略，構(gòu)建了STATCOM系統(tǒng)。已確立的。數(shù)學(xué)模型確定電路中的參數(shù)值，并通過仿真測試實際效果。5.2 展望目前，STATCOM技術(shù)的研發(fā)還比較困難，但是STATCOM的優(yōu)勢非常明顯，響應(yīng)速度快，產(chǎn)生的高次諧波量少，分布小，所以在從長遠來看，STATCOM 設(shè)備具有很大的優(yōu)勢。技術(shù)經(jīng)濟效益和發(fā)展空間。由于本人水平有限，時間倉促，有些工作還不夠，有待進一步完善。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1、本課題的研究主要集中在三相平衡系統(tǒng)。但在實踐中，它更像是一個三相不平衡系統(tǒng)。因此，從三相的不平衡特性出發(fā)，考慮采用分相控制來補償不對稱負載。2.優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)。提高系

59、統(tǒng)功率，使 STATCOM 設(shè)備容量更大。本文主要對STATCOM進行理論分析級仿真研究，并進行一些實驗工作。希望STATCOM早日實現(xiàn)從實驗室到現(xiàn)場運行的關(guān)鍵步驟。3、提高STATCOM的動態(tài)補償速度和補償精度，使其更有效地投入到電力系統(tǒng)的應(yīng)用中，可以應(yīng)用于更廣泛的領(lǐng)域，給電力行業(yè)帶來更多的便利。與世界發(fā)達國家相比，我國的STATCOM技術(shù)存在相當(dāng)大的差距，因此大力推廣我國的無功補償技術(shù)顯得尤為迫切。這為無功補償設(shè)備與電力電子技術(shù)相結(jié)合的進一步發(fā)展提供了廣闊的空間和良好的契機。相信STATCOM會有更好的實際應(yīng)用和發(fā)展前景。參考1，羅成連，紀勇，羅。靜態(tài)同步補償器（STATCOM）原理與實現(xiàn)

60、M中國電力出版社2，于群，娜主編。 MATLAB/Simulink電力系統(tǒng)建模與仿真M機械工業(yè)出版3，蘇世平，桂英。電力系統(tǒng)無功靜態(tài)無功補償技術(shù)M.：中國電力，2007，4 吳小杰，明等，中國礦業(yè)大學(xué)。 電力電子技術(shù)：中國礦業(yè)大學(xué)5 王兆安，金進.電力電子技術(shù)M.：機械工業(yè)，2011，1月。6 德豐 MATLAB Simulink 建模與仿真M.：電子工業(yè)，2009，6。7 李軍.一周控制DSTATCOM的建模與實現(xiàn)J.理工學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2009, 25(1): 22-26, 30.8 Bostjan Blazic，伊戈爾帕皮克。改進的 D-Statcom 控制在不平衡電流和電壓下運行