7静止无功补偿技_STATCOM.ppt

静止无功补偿技术 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； （5）STATCOM控制灵活，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20~30ms。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。 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。 2 直流电容器的选择 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。 1 潮流控制特性分析 结论 ? ?有功功率 Ug ?无功功率 2 STATCOM的能量平衡分析 结论 ??有功功率?直流电压 3 STATCOM控制目标 控制方法 4 STATCOM控制方法 * * STATic synchronous COMpensator STATCOM ——静止同步补偿器技术 一、STATCOM的基本工作原理 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） ＝同步发电机 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 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 jX P, Q, i R UG—是一个理想的纯无功发生源 STATCOM 本数学模型仅针对电容储能型和单变量控制。 P ? Q ? 7 基于损耗的潮流分析模型 交流侧 直流侧 ？ 8 标幺化模型的基准选择 直流侧 简化 交流侧 9 标幺化模型 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。 输出额定无功时 譬如：X*=0.2，X/R=5 ?R*=0.04 ??=2.3?，PN*=4% 额定损耗决定了?的范围！ 1 STATCOM参数估计——控制角范围 零无功输出时 连接电抗决定了直流电压?逆变电压?无功的输出范围！ 增量 2 STATCOM参数估计——直流电压范围 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