7静止无功补偿技术STATCOM概论.ppt

静止无功补偿技术;主要内容;STATic synchronous COMpensator STATCOM ——静止同步补偿器技术; 静止无功补偿器SVC实现了无功功率的连续动态补偿，但它是无源型，相当于一个连续可调电容器或电抗器，具有如下缺点： 当电压降低时，补偿容量严重不足； TCR产生谐波干扰。 上述缺点在STATCOM中得到有效解决！;一、STATCOM的基本工作原理;1 STATCOM的等效电压源特性;可调电压源的一种实现方法示例;2 低压STATCOM的典型电路;3 VSC变换器的四象限运行区间;4 STATCOM的理想运行区间;5 STATCOM的实际运行区间;6 STATCOM的损耗分析;本数学模型仅针对电容储能型和单变量控制。;交流侧;直流侧;二、STATCOM的工作参数估计;输出额定无功时;零无功输出时;三、STATCOM的主要元件选择;(1) 滤波电抗器对系统结构的影响： 滤波电感越大，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。 ; 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； 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。 ;(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，滤波效果越好，无功补偿电流中的谐波分量越小。;X*=0.1;(a) X*=0.8 Q*=0.1 (b) X*=0.2 Q*=0.1;(a) X*=0.2 Q*=1.0 (b) X*=0.2 Q*=0.5 (c) X*=0.2 Q*=0.1;(a) X*=0.2 Q*=0.1 (b) X*=0.2 Q*=0.3;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。 ;(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程。;(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; 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0.2~0.5之间。 ; 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。;四、STATCOM的控制策略;1