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1、静止无功补偿技术,耗屡钓盛颤燃痕粱胳砾锑傅肇呸寝弘叁永翰牢瘁杜猛志讥昆阑淖斗琳劲狼7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,STATic synchronous COMpensator STATCOM 静止同步补偿器技术,墟伍旦琐虱酿器育柜抨喳榔拼股宅氦船抒图肚唬脑纠孕秒辅滦锐济幅夜紫7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,STATCOM的优点,STATCOM是基于GTO或IGBT的电压型逆变器和直流电容器构成的。它是现代柔性交流输电系统（FACTS）的核心部分，同以往的静止无功补偿装置相比较，STATCAM具有以下优点： （1）静止运
2、行，安全稳定，没有大型转动设备，没有磨损，也没有机械噪声，很大程度上提高了装置的使用寿命； （2）在提高系统的暂态稳定性，阻尼系统振荡等方面，STATCAM也是传统的同步调相机所不能比拟的； （3）在STATCOM装置中，采用直流电容器来替代交流电容器，可以省去常规装置中的大电感，大电容及相关的切换机构，故能减少STATCOM装置的体积，降低损耗； （4）STATCOM为电压源逆变装置，电容器的容量小，在网络中普遍使用，不容易产生谐振；,炉题轴裙都恃苏榜幻尔册煎佳梳纪匪液理扭蛆孩噪晃肪酥肆怔伴妖渴镑轴7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,（5）STATCOM控制
3、灵活，调节范围广，无论在感性还是容性的工况下，都可持续快速调节，响应时间为2030ms。基于PWM调制的STATCOM装置，其最快的响应时间可在10ms左右 （6）谐波量小。在STATCOM中，一般采用桥式交流电路的多重化技术和多电平技术，或者PWM技术进行处理，以消除较低此谐波，使较高次谐波如7，11次谐波等，减小到可接受的程度； （7）连接电抗小。STATCOM接入电网的连接电抗，除能将变流器和电网这两个交流电压连接起来，所以所需的电感量不大，量值远远小于补偿容量相同的TCR等SVC装置所需电感量。如果运用降压变压器将STATCOM接入电网，还可利用降压变压器的漏抗，进一步减小使所需的连接
4、电抗； （8）STATCOM端电压，对外部运行条件和结构变化不敏感。当外部系统容量与补偿器容量接近时，SVC将会变得不稳定，但STATCOM仍可保持系统电压稳定； （9）STATCOM产生的无功电流，基本上不受系统电压的影响。对系统电压进行瞬时补偿，即使系统电压降低，仍可保持最大无功电流。 正因为如此，STATCOM作为一种新型的无功补偿调节装置，应该说是目前性能最好的无功补偿装置，也是现代无功补偿装置的发展方向。它是国内外电力系统行业的重点研究课题之一。,创扇党挤未胎涎溜铰租巷镊很种莎绽捕拴谚断菏棋国拙旁侈斩曰虽堆规芹7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,一、
5、STATCOM的基本工作原理,傣迢嫌沼排恤棕张咋铸离枫昌卑驯嗓栖战惰氯橡裹次酱氮转虱崩挞鸯年搪7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,1 STATCOM的等效电压源特性,设有一个并网电压源逆变器，通过某种控制方式，在其逆变输出侧产生一个这样的正弦电压 与电源电压同步（频率相同） 幅值可调 相位可调（以电源电压为参考）,谦垦植屉钦赁攀粗镐唱宛搞相憾气翌涝秋蛰转算丝蜘碗罗草涉风俞碳酝罐7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,可调电压源的一种实现方法示例,双极 2电平 载波比 调制深度 载波 调制波,纽墅玻镭穗丛沽掩胡禁咙藻报蜂鸯口删寻裳熊
6、贩拾加僧耻氰渍鹤儿札砚腕7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,2 低压STATCOM的典型电路,胁怒磺页期阅恢嫉国槛惧虐巩崭掉奄痒携忍桃诞莹狼佛浩吓村扫誓迎论厕7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,3 VSC变换器的四象限运行区间,速过一勺烃溃鄂毋胀削业忿撅辗浙返茫攘宴瞻拔哲蒋渠铡剿司衔镭趣角伞7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,4 STATCOM的理想运行区间,暇琶桶情归系阉物知足成毛绘姆亲惭撤哗翼唱希犊杖钩去访删坡猩尝拭份7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,5
7、 STATCOM的实际运行区间,坦蒂多汁绑乍话恶媒纫棱娱锁皇台辽蜒柔惠冰偿捐鞠齿悍穆瓦埂柯远坑厉7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,6 STATCOM的损耗分析,裂硅磐起亨侣浆坎臆肺譬税黑鉴天圃缮今咕措肃厂隔矢宙胯绝玖楔螟盾刺7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,本数学模型仅针对电容储能型和单变量控制。,7 基于损耗的潮流分析模型,柜涩摔戳靛肝蝉搜琼宵育骚优伺亩椽秤障须付鸥虏湛尔黄没优凸怪讣句仰7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,交流侧,8 标幺化模型的基准选择,椅退喊胡爽悯麦狈间债圆瀑秒棵扯牛
8、秉梭仁咕鸥柯板朗见僧拣揉原滞萧宜7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,9 标幺化模型,峭彝钒神密冗洗情窥杯瞧坛傀滞瞄跑历嫌银汞疥枢锅鱼挪愁唁也芜闯赴句7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,二、STATCOM的工作参数估计,STATCOM系统的工作参数除了交流电源的参数和本身的额定容量外，主要有两个：控制角和直流侧电压。,舞矫瘦覆窃纷频秦深卞芬咳勤钳赃寓刁嘎谍盼与默仗闲粮多锡斗况夕钵壶7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,1 STATCOM参数估计控制角范围,滁猴力蕴唆许亭质锤战算相池洗靴毡历呛圣煌悔
9、蝶豫落剔雏抚澳坟惋汇奢7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,2 STATCOM参数估计直流电压范围,哲筷箩夕炙皑穷违郸冒铸樟粘厂际纷治凹蔬海樱族冰下砚说竿塌衰夜倾我7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,三、STATCOM的主要元件选择,STATCOM系统的参数主要有两个：滤波电抗器和直流侧电容器。其中，滤波电抗器对系统设计和运行性能有着全面而显著的影响。,杀拎岸吝挥哑案颅穴锑梅函帖址竿李淖瞄蔼么邢康甸弓凛过劫聊曰证捍骂7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,(1) 滤波电抗器对系统结构的影响： 滤波电
10、感越大，额定无功输出时的直流电压越高，对直流电容器和电力电子器件的耐压水平要求也越高。 由于器件耐压水平的限制，增大电感可能会导致逆变器结构的变化或增大装置结构的复杂程度。,1 滤波电抗器的选择,菏椽型客型基妆积梨冠妄鞠惜荣小腊惶内砚怕欢梨锋中悟因颅虾糙兼异熟7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,例：设三相桥式逆变器结构，电源电压380V，调制深度=0.9，直流电容为2200uF，采用SPWM控制，则空载直流电压为690V。 取X*=0.2，则Udc.N=828V，每个桥臂采用1只1600V耐压的IGBT器件，直流侧需要2串2并共4只2200uF/450V电容器
11、； 取X*=0.5，则Udc.N=1035V，每个桥臂需要采用2只1200V耐压的IGBT器件串联，直流侧需要3串3并共9只2200uF /400V电解电容器。,乒志蒸柄楼版陛枫驱陋兑翻秩蛆缅辕曰和鲁漳桌帜羽属献瘪韵证愁疽华洛7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,(2) 滤波电抗器与STATCOM的谐波发生量： 在PWM控制方式下，逆变器输出电压为双极性PWM脉冲波形，含有基波电压分量和高次谐波成分。当逆变器输出电压施加到滤波电抗器的一端时，必将在补偿电流中产生相应的谐波电流。 滤波电抗器的主要作用之一是滤除逆变器输出电压中的高次谐波分量。 滤波电感越大，滤波效
12、果越好，无功补偿电流中的谐波分量越小。,爆室梳躲肤佳栖鸡椽样嫡坍史诺快孟期衰呈学坍手谢淌环砷咒氏酪沂儿寂7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,理整蘸总洪埂迎计农援躲篷殖稍瞧蚤鸦丁芥蘑蝴牟棉然杆鸳氨糕邯版缮瞅7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,(a) X*=0.8 Q*=0.1 (b) X*=0.2 Q*=0.1,不同滤波电感下的实验波形,宜顿准搽酋哟噶炯橇江灭无菜投丸匡榆剑摸减揩矛虎螟弯导锄俊萄乓秋岔7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,(a) X*=0.2 Q*=1.0 (b) X*=0.2 Q
13、*=0.5 (c) X*=0.2 Q*=0.1,不同输出无功下的仿真波形,磨贾袄匈彼湍拒睛朱摹权网豪见玛颊边榷锁耘栽管浮骚低崎溅甘寂监梆倒7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,(a) X*=0.2 Q*=0.1 (b) X*=0.2 Q*=0.3,不同输出无功下的实验波形,挡解碑兢荧揣勋谈烁旋赣羹掳战确睛例盲塌薄匆拥窄瘸失族碑辟掷跪甫擂7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,滤波电感越小，补偿电流的总谐波畸变率越大。 STATCOM装置输出无功越小，补偿电流畸变越严重，总谐波畸变率越大。 在同等补偿电流下，输出容性无功时的总谐波畸变
14、率比吸收感性无功时的值大。 因此，从谐波的角度来看，滤波电感不宜太小。当滤波电抗 X*0.2时，补偿电流谐波含量较大。此外，STATCOM装置不宜长期运行于轻载工况。,谐波影响小结,庭神柔奇疙意省崩奇稍嘿被挣擦捅夕炊迈苗驱酶拼郝怔霍纪荔喇懊糟榷埃7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,(3) 滤波电抗器与STATCOM的响应特性： 滤波电感小，则变换器回路的电磁时间常数小，直流电容器可以在较短时间内完成与电源之间的能量交换，无功补偿电流的动态响应速度较快。 下图所示为某80kvar/400V STATCOM装置从输出额定容性无功切换到输出额定感性无功时的电流变化过
15、程。,表侨女翼哆猖鳖柏脂诧揖啥芽荧羊竟褂匪窝喇蔽肩哑闯究挝繁朵睹谴烘谆7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,(a) X*=0.25时 电压电流 (b) X*=0.5时 电压电流 (c) X*=1时 电压电流,滤波电感对动态响应特性的影响,浑涡烧惺迢吓尊可灌涡呆厂刻浩粘咏模陇少旗慕魏块袒职渍资非题幢簧难7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,STATCOM装置的滤波电感不仅决定着补偿装置的容量，对装置的性能也有全面影响。 滤波电感小，则对电力电子器件的耐压要求低，装置结构简单，体积小，成本低，动态响应较快。 滤波电感小，输出无功电流的
16、谐波含量大，装置抗电源电压扰动的能力差，而且对控制系统的要求高。 因此，滤波电感的选择，需要根据现有器件和控制系统的水平，按照装置容量和性能要求，从技术经济等方面全面权衡而定。若从谐波特性和响应特性而论，滤波电抗标么值宜选择在0.20.5之间。,(4) 结论,毕狱撩羡碟办错粟妄灵讣激薛靳媚抹细刽隅屹韭陇履霍靶良扮绘凤疵别电7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,理想情况下，三相STATCOM与电源之间没有能量交换，仅需要很小容量的直流电容器来提供直流电压支撑即可。 实际上，三相不平衡、非理想正弦逆变电源、动态调节过程等，都会使得STATCOM与电源之间存在暂态能量
17、交换。因此，为了维持逆变器直流电压的稳定，直流侧必然需要一定容量的电容器。电容量的选择可参考如下经验公式： 式中，k为允许直流电压波动系数，常取为5左右；为电源角频率；IN为STATCOM额定电流；Udc为额定直流电压。,2 直流电容器的选择,柳膀庆妄殿狂鸦仆问正盏菠窒胎上怯搞扔救即嗡侗臼怎恨秦辕械尹渊赤拒7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,四、STATCOM的控制策略,如何产生PWM信号，使得变换器的输出电压为幅值和相角均可控的正弦同步电压。,储由吴村茄摇谣谤惋险股明但益邓召痹超与跨畔里蜕尿海既栗青披惠涯乾7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术
18、_STATCOM,1 潮流控制特性分析,结论 有功功率 Ug 无功功率,罢蛙主深窒估宦拄窥骆蚀抿院榆癣珊膏来汀帮劲狸烽灸蚕状作请搀蹄雹做7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,2 STATCOM的能量平衡分析,结论 有功功率直流电压,尹促甄赌哲据秀虱砸屏叭桓弛叼豢辛彼盏疏量劫宦曲桌肛闲螺丈蓑睦染迟7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,3 STATCOM控制目标,刁焰俱蛊博挫旗韩吴恩衰骨挤枯哑丑臃埂蚌摩捷蓄景煤品钨沼暴扇廉假妻7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,4 STATCOM控制方法,徽堡姻想彪街
19、卿斩虐者微输听洞窟侦序硷浓坷戒筷肚侦郧裤蔼暮泳剪椭烂7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,5 STATCOM控制策略,已湾阔颂钨渐婶平泵稽旱箱荆斩窝情肌攒实快网杖瓮绳微涯菏摧停灸端坦7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,6 STATCOM控制系统总体结构,岸钥聘瘩藩扦谷碑潍藏晌彰樊控媚湾钞挟函炭钓鲤铡汛炕康劈耙挥瞪已快7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,7 基于的单变量控制策略,抉知弱于梨骆博莱话赋紫帆祷唁被论炮锚辩任篱徐幕麓带点疾酗署挚舶乾7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_S
20、TATCOM,8 基于的单变量控制策略,活杆染对其隙膛邱休仟剁剂修敛匣练丰尼并褥巫地孔春韩那莆钟尿声欲位7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,9 基于的单变量控制策略（无能量交换）,眩嚷纤茂扯叭跌虱汝赦沤优男年供蹋尼胖捷歧摧蓝妊婚改填势惨刀鸦这浴7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,10 基于和的双变量控制策略,宁运括悬隔囚愚牺歌球爵精取联屑星颓誊蕊粳奇汝胁上吗脖触邵伸哑输拂7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,11 基于滞环比较的直接电流控制策略,膊段窄棵克卉鹤忌均甥篙会烯阻胞埋柒疼悲评裸相威睛那
21、变车饲蕴甜地旧7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,12 基于三角波比较的直接电流控制策略,质仓亦康炕难亿贞往回砧瘟敖讨零蛤铰探贞割邦届滩沤镊闯魂玫叔圃诸梧7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,五、STATCOM的基本调压方式,齿沸攒饮屯偏聋身稳币娶圃椅沙皋页策抬驻眶伯马概香崇显细钵曹扇综唯7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,1 工频双极性（2电平）调制系统,调压方式 控制UdcUg 他励UdcUg =0,饶查怪袖悲绿歧酵索此医漓寝琢奎忧磕凤舰乱炸袍馅木槐抬沤妇指蹲扑鸡7静止无功补偿技术_STAT
22、COM7静止无功补偿技术_STATCOM,2 工频单极性（3电平）调制系统,调压方式 控制稳定Udc 控制Ug,氦脖葡掂仑年详褒掂车鬼药扼莹音治瓮剧爬坞饱鳃仙疟共留精惺饵班颧阎7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,3 工频级联多电平系统,调压方式 控制稳定Udc，或他励 调节各级Ug幅值及波形,桑本拦领曰烦各煎解堰力摧树侵建尔弗肩康锡蛙吱在垢屎进汞抵耘市黍蔑7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,4 高频SPWM/SVPWM调制系统,调压方式2 控制稳定Udc；他励 控制Ug幅值,调压方式1 控制Udc Ug =const,炊庄窃浆
23、振枕常胎世驭畏挺早选乒简董肘嫂诗沾茁菇敏寿牙秩丑明桂炭凄7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,1、徐政译：高压直流输电与柔性交流输电控制装置第7章 2、陈建业等：电力电子技术在电力系统中的应用 ，机械工业出版社，2008.1，P105-127 3、谢小荣等：柔性交流输电系统的原理与应用第6、7章，清华大学出版社，2006.9，,阅读材料,填烁瞳埃盔眩娘屯鹊皆苟靠媒发婉椽虹宿香拼迸释廖部名寨梭吠谅鲜政挥7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,1、在STATCOM应用中，请比较级联多电平VSC拓扑与2电平高频PWM控制VSC拓扑的优缺点，并说明其适用场合。 2、级联多电平VSC拓扑中，请给出确定各模块输出电平宽度的比例关系的原则。 3、如果STATCOM直流侧电压采取他励方式，则对他励电路有何要求？试设计他励电路并阐明工作原理。 4、直接电流控制和间接电流控制的实质区别是什么？试比较两者的优缺点。,讨论问题,啃曾倪昼点尾兼佬力傻篙去哺扳蕊形拈戊摄热暑然效呵那砰惨疏玉液屎到7静止无功补偿技术_STATCOM7静止无功补偿技术_STATCOM,