摘 要

良好的无功功率补偿对提高输配电系统的传输效率至关重要。静止同步补偿器（STATCOM）是目前运用于电力传输系统中性能较好的并联型无功补偿装置，它也是柔性交流输电系统核心。

本文主要研究了STATCOM装置的工作原理、控制策略以及在交流侧电流输出的控制方法。并根据其工作运行原理分析和推导了数学模型，在PSCAD仿真软件搭建了带有时间限制干扰的简单6脉冲STATCOM模型，仿真结果说明电压型STATCOM能够较好地补偿无功功率、提高功率因数、有效地提升电能质量；并且说明了STATCOM装置在出现干扰时各项指标的变化情况，直流侧电压和无功功率在干扰接入过程中受的影响比较大，而有功功率、电压有效值和角度只在干扰接入切除的瞬间有较大影响，其余时间内保持正常运行。由于前几年广泛应用的无功补偿装置是静止无功补偿器( SVC)，而STATCOM现在作为代替SVC的装置具体优越点也在后文进行了阐述。

关键词：无功功率补偿；静止同步补偿器；STATCOM；SVC；PSCAD仿真。

Abstract

Good reactive power compensation is very important to improve the transmission efficiency of power transmission and distribution system.Static synchronous compensator (STATCOM) is currently used in the performance of the power transmission system of reactive power compensation device, it is also the core of flexible AC transmission system.

This character mainly studied the working principle, control strategy and control method in AC side current output.According to the working principle. And analyze and derive the mathematical model in the PSCAD simulation software to build a simple 6 time limit interference pulse STATCOM model.The simulation results show that the voltage type STATCOM can compensate reactive power, improve power factor, effectively improve the quality of electric energy.And the changes of the STATCOM device in the presence of interference indexes.The STATCOM device compared to reactive power compensation device - a few years ago the wide application of static var compensator (SVC) is superior in this character are discussed.

Keywords: reactive power compensation;static synchronous compensator;STATCOM;SVC;

PSCAD simulation.

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2研究现状 4

1.3本文主要内容 4

第2章 STATCOM 的工作原理 6

2.1 STATCOM的分类及电路 6

2.2电压型STATCOM的无功补偿原理 7

2.3本章小结 8

第3章 STATCOM仿真 9

3.1数学模型 9

3.2 简单6脉冲STATCOM的PSCAD仿真建模 12

3.2.1 PWM调控系统 12

3.2.2电压控制环的回路 13

3.2.3简单6脉冲STATCOM主电路 14

3.2.4 仿真结果分析 15

3.3本章小结 17

第4章 STATCOM的控制策略及电流控制 18

4.1控制策略 18

4.1.1校正系统功率因数 18

4.1.2调节系统电压 19

4.2电流控制 20

4.2.1电流直接控制 20

4.2.2电流间接控制 21

4.3本章小结 21

第5章 STATCOM 与SVC 的比较分析 22

5.1输出特性比较 22

5.2 提高系统稳定性比较 23

5.3装置运行损耗比较 24

5.4 响应时间 24

5.5谐振特性比较 24

5.6谐波特性比较 25

5.7本章小结 25

第6章 总结 26

参考文献 27

致谢 28

第1章 绪论

1.1 研究背景

电力事业的进步发展对一个国家的经济和社会福利有很大的影响。电能的优质体现了一个国家科技水平、工业整体水平、人们的生活水平、社会和谐度等。而随着电力事业在人们的生活中占比越来越大，如何提高电压质量、最大效率的获得电能、把控好输电成本一直都是输配电系统中需要解决的问题。为了提高电能的传输效率，我们逐渐将各种电力电子装置使用在电力系统中，但这也给我们带来了一定的困扰，即电力系统中无功功率的传输问题以及在输电过程中不可避免出现的谐波问题。这些问题的存在对电力输电系统中的供电品质有很大的影响，由于对电力电子器件本身改造来解决这些问题存在很大的局限性，为此我们暂时采用在电力系统中接入无功功率补偿装置的方式来解决，这样无功补偿装置的研究和发展对于电网事业就举足轻重了。静止无功补偿器( SVC )和基于电压源逆变器原理的静止同步补偿器( STATCOM )两者是目前应用于电力系统中较优秀和趋于成熟的两种无功补偿装置，前者的首次运用是2004年在东北电网鞍山红一变，在投入使用之后使鞍山受电断面有功输送能力提高了4.4%，并且在之后的几年内逐渐成熟的运用于各个输电系统中。但是后者具有工作范围更大、控制更加稳定、响应速度更快、输电谐波小等优点，因而在近几年的无功补偿装置发展中静止同步补偿器得到了更多的关注。在近几年来, 世界上已有少数国家将大容量的静止同步补偿器投入输配电系统的实际运行中并且取得了一定的成效。但是，由于在这方面的技术上还有很大的提升空间，如何能更有效率地利用静止同步补偿器的新特性也有待进一步的探索。

（1） FACTS装置