1 STATCOM参数估计——控制角范围
1 2 P * R
*
* PN
Q
*
1 R
*
输出额定无功时
*

R
1 2 * N R 1 * Q N 1 * N
譬如：X =0.2，X/R=5 * R =0.04 * N ， =2.3 P =4% 额定损耗决定了的范围！
N P R
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
U g
Udc
U U g g
控制与驱动
可调电压源的一种实现方法示例
8 标幺化模型的基准选择 交流侧
U base U S .N
Sbase QSTATCOM . N
Z base
2 U base
uVSI
3 U dc sint 2
Sbase
直流侧
UVSI kV U dc
1 Ubase.dc？ U base kV
9 标幺化模型
交流侧 简化
U S sin
R I
U g U S cos U S sin Ug US cos sin
X R
X X 1 R R
7 基于损耗的潮流分析模型
2 US 2 US Q sin 2 2R
Q

P
R
(sin ) 2
P
本数学模型仅针对电容储能型和单变量控制。
静止无功补偿技术
STATic synchronous COMpensator
STATCOM ——静止同步补偿器技术
STATCOM的优点
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• • • •
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；
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（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。
* N
* N
2 STATCOM参数估计——直流电压范围
Q
* dc
*
1 R
*
*
Q0 0 0 0
零无功输出时
* U dc .0 1
δ 调节器 λ
3 VSC变换器的四象限运行区间
U S U g
jX
U U S G I jX
* S U I
P o

P
Us UL Ug Q
U SU g sin X
U S U S U g cos X
Q


0 ~ 2
4 STATCOM的理想运行区间
1 2 P * sin R
*
1 2 P * R
*
Q
*
1 2R*
sin 2
Q
*
1 R
*
直流侧
* X X * * U dc Ug 1 1 * R R
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。
P=0 o

P0
Us Ug UL Q
Q
US US U g X


0
5 STATCOM的实际运行区间
P o
0 ~ 6
UL Q

Us Ug
P
Q
U SU g sin X
U S U S U g cos X


6 STATCOM的损耗分析
U S 0
jX P, Q, i
I
U S cos
R
U g
UG—是一
个理想的 纯无功发 生源
X jI
STATCOM
U S
U g
U S sin IR

P (U S sin ) I
Q (U S cos ) I


2 US Q sin(2 ) 2R
US I sin R 2 US 2 sin P R
u ur uc
•双极
O
t
•2电平
•载波比
uo Ud O -Ud 图6-6 uo f uo

•调制深 度
t
•载波 •调制波
2 低压STATCOM的典型电路
ua ub uc iC=iL.q uabc iL.abc iS=iL.p iL=iL.p+iL.q 用 电 负 荷
负荷无功 电流计算 IL.q + IC PLL wt PWM 发生器 PWM信号 驱动电路 DSTATCOM