静止无功补偿技术STATCOM
一、STATCOM的基本工作原理
静止无功补偿技术STATCOM
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
＝同步发电机
• 相位可调（以电源电iL.p+ iL.q
电
负
uc
荷
u abc iL .abc
iC = iL.q
负荷无功 电流计算
IL.q + -
IC
δ 调节器 λ
PLL wt
PWM 发生器
PWM信 号
驱动电路
静止无功补偿技术STATCOM
DSTATCOM
U S
o
3 VSC变换器的四象限运行区
间
U g I U S UG
静止无功补偿技术STATCOM
1 STATCOM参数估计——控制角范
围
P*
1 R*
2
Q* 1
R*
输出额定无功时
PN*
1 R*
2 N
1 R*
N
QN*
1
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！
N PN* RN *
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2 STATCOM参数估计——直流电压范
• （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。
围
Q* 1
R*
Ud*c
1
X* R*
零无功输出时
Q0000
U
* dc.0
1
增量
连接电抗决定了
直流电压逆变电压 无功的输出范围！
Ud*cUd*cUd*.c0X R**
U g
U dc
U g U g
控制与驱动
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可调电压源的一种实现方法示例
u
ur uc
•双极
O
t •2电平
uo
u of
uo
Ud
•载波比
•调制深 度
O -U d
图 6 - 6静止无功补偿技术STATCOM
t •载波 •调制波
2 低压STATCOM的典型电路
ua
用
ub
jX
jX
S U I*
P
P USUg sin
Us
X
Q
Ug
UL
Q US US Ug cos
X
0 ~ 2
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4 STATCOM的理想运行区间
o Us
Ug
P=0 UL Q
P0
Q US US Ug X
0
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5 STATCOM的实际运行区间
R
P
Q
U
2 S
sin2
2R
Q
本数学模型仅针对电容储能型和单变量控制。
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8 标幺化模型的基准选择
交流侧
UbaseUS.N
uVSI
3 2
U
dc
sint
SbaseQSTATC.O NM
Zbase
U b2ase Sbase
直流侧
UVSI kVUdc
Ubase.dc？
1 kV
o
Us
Ug
P
0 ~ 6
UL Q P USUg sin
X
Q US US Ug cos X
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US 0
I
US sin IR P (US sin ) I
Q (US cos ) I
6 STATCOM的损耗分
析
jX
R
Ug
P, Q, i
STATCOM
UG—是一
个理想的 纯无功发 生源
US cos
U S
jIX
U g
US sin
IR
I US sin
R
P
U
2 S
sin
2
R
Ug
US
cos
U S
sin
X R
Q
U
2 S
sin(2
)
2R
U g cos sin X 1 X
US
R
R
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7 基于损耗的潮流分析模型
P
U
2 S
(sin )2
• （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；
静止无功补偿技术
静止无功补偿技术STATCOM
STATic synchronous COMpensator
STATCOM ——静止同步补偿器技术
静止无功补偿技术STATCOM
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；
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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；
Ubase
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9 标幺化模型
P*
1 R*
sin2
Q* 1 sin2
2R*
交流侧 简化
P*
1 R*
2
Q* 1
R*
直流侧
Ud*cUg *1X R1X R**
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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。