静止同步补偿器(STATCOM)专业技术的应用及发展现状

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1、浅谈STATCOM技术的应用及发展现状窗体顶端戚莹莹，吴江峰西安理工大学自动化学院，陕西西安710048摘要静止同步补偿器（STATCOM）是柔性交流输电系统的核心。详细分析了静止同步补偿器的基本工作原理、分类、元器件选择等，对静止同步补偿器的控制方式进行了综合与比较，综述了静止同步补偿器的应用及发展现状，并提出今后静止同步补偿器的发展趋势。关键字静止同步补偿器；逆变器；控制方式AbstractKeywords1概述静止同步补偿器（StaticSynchronousCompensator，STATCOM）是柔性交流输电系统（FlexibleACTransmi

2、ssionSystem，FACTS）的核心装置和核心技术之一。在此之前，又称ASVG、SVG、STATCON、ASVC，直至1995年国际高压大电网会议与电力、电子工程师学会建议采用静止同步补偿器（STATCOM）[1]。静止同步补偿器采用新一代的电力电子器件，如：门极可关断晶闸管（GTO），绝缘栅双极型晶体管（IGBT），集成门极换向晶闸管（IGCT），并且采用现代控制技术，其在电力系统中的作用是补偿无功，提高系统电压稳定性，改善系统性能。与传统的无功补偿装置相比，STATCOM具有调节连续，谐波小，损耗低，运行范围宽，可靠性高，调节速度快等优点，自问世以

3、来，便得到了广泛关注和飞速发展。我国电力工业发展迅速，其需求将保持持续、快速的增长态势而且需求规模在增大，当前我国电力事业可靠性要求高、实用性强；经济效益突出；节能，环保、高效成为主要趋势。STATCOM的广泛应用使得电力系统更加稳定高效，符合当今社会电力工程发展趋势。2STATCOM的工作原理2.1基本工作原理STATCOM大体上分为电压源型和电流源型，在实际应用中大多使用电压源型（采用电压型变换器Voltage-sourcedinverter，VSI）。图1用以简单说明基于VSI的STATCOM的工作原理。如图1所示，STATCOM的主电路结构由直流侧大

4、电容和基于电力电子器件的VSI组成，通过连接电抗接入电力系统。图中，U1是在理想情况下（即忽略线路及STATCOM的损耗）将STATCOM的输出等效为一个可控电压源，US是系统侧等效成的理想电压源，且两者相位一致。当U1跃US时，从系统流向STATCOM的电流相位超前系统电压90毅，输出容性无功；同样当U1约US时，从系统流向STATCOM的电流滞后系统电压90毅，输出感性无功。当U1=US时，系统与STATCOM之间的电流为零，两者之间没有无功的交换。这是在理想情况下的工作状态，事实上，US和U1一般具有一个角度差啄，通过控制US和啄就可以调节STATCO

5、M发出或吸收无功的大小。2.2STATCOM的分类从理论上可以将STATCOM分为电压源型和电流源型。就其电路结构来说，电压源型STATCOM直流侧并联有大电容，保证在持续充放电或器件换向过程电压不会发生很大的变化，桥侧串联电感，而电流源型STATCOM则是直流侧串联大电感，保证在器件换向或充放电器件电流不会有大的波动，桥侧并联电感。如图2所示。在实际应用中，常用的大容量STATCOM采用的基本都是电压源型结构。但是可以将SVG控制为电流源来进行无功补偿[2-3]。文献[4]提出了一种新的STATCOM控制策略即采用电压控制电流源（VCCS）的策略和改进的电

6、压控制电压源（VCVS）的策略来补偿电力系统公共连接点（PointofCommonCoupling，PCC）电压不平衡，特别是在较小容量时采用VCCS方式将能达到最好的补偿效果。按构成基本单元逆变器模块，可以将STATCOM分为单相桥二电平，三相桥二电平，三相桥多电平。在大容量高电压等级的应用场合中，往往需要将多个低压小容量变换器通过变压器耦合（即多重化）[5]或采用变压器在交流输入输出侧进行升压或降压，这样会产生耗能、谐波含量大、系统效率低等缺点。而多电平变换器开关器件所承受的电压应力小（如三电平变换器每个开关器件所承受的电压应力是二电平的一半[6]），谐

7、波含量少，损耗降低，因此在大容量场合得到广泛应用和发展。按构成元器件，可以将STATCOM分为GTO型，IGBT型，IGCT型，SCR型，GTR型，MOSFET型。基于功率变换的FACTS设备一般都采用全控型器件，主要是在GTO、改进型GTO（IGBT、MTO、ETO等）和（HV）IGBT等器件中选择。国际上第一个采用GTO作为逆变器功率器件的STATCOM，是由美国EPRI与西屋电气公司研制的，容量依1Mvar。我国依20MvarSTATCOM和日本关西电力系统Inuyama开关站依80MvarSTATCOM均是采用GTO作为功率器件的。IGBT适用于小容

8、量场合，由ABB公司研制的配电STATCOM（Dis