静止无功补偿技术_STA

《静止无功补偿技术_STA》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、静止无功补偿技术同向前2008年6月Lstong@mail.xaut.edu.cn主要内容无功补偿技术的发展静止无功补偿器（SVC）技术静止同步补偿器（STATCOM）技术STATicsynchronousCOMpensatorSTATCOM——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1STATCOM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

2、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3VSC变换器的四象限运行区间4STATCOM的理想运行区间5STATCOM的实际运行区间6STATCOM的损耗分析jXP,Q,iRUG—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

3、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！1STATCOM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2STATCOM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，滤波电抗器对系统设计和运行性能有着全面而显著的影响。(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

4、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

5、)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*=0.1X*=0.2X*=0.5X*=1.040kvar/400VSTATCOM装置在开关频率为4800Hz时的仿真结果(a)X*=0.8Q*=0.1(b)X*=0.2Q*=0.1不同滤波电感下的实验波形(a)X*=0.2Q*=1.0(b

6、)X*=0.2Q*=0.5(c)X*=0.2Q*=0.1不同输出无功下的仿真波形(a)X*=0.2Q*=0.1(b)X*=0.2Q*=0.3不同输出无功下的实验波形滤波电感越小，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。谐波影响小结(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

7、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/400VSTATCOM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时电压电流滤波电感对动态响应特性的影响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