静止同步补偿器(STATCOM)仿真和研究设计

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静止同步补偿器(STATCOM)示范工程电气二次系统设计分析

１概述
随着直流输电技术的快速发展，南方电网逐渐
形成了强直弱交的输电格局。多回直流集中馈人的
功率单元级保护主要是保护功率器件不超出运行
范围，包括撬杠故障，旁路失败，通信故障，数据校验错误，泄漏故障，自检故障，充电失败，电源故障，ＩＥＧＴ故障，直流过压，直流欠压，电容压力过大保护等。换流链级保护主要是保护换流链设备正常运行，包括：过压保护，欠压保护，过流保护，速断保护，ＰｒＩ＇故障保护，同步故障保护，水冷故障保护，节
电气二次系统的关键技术及设计要点。重点阐述保护系统分层分级的配置方式，通过仿真计算验证不配置３５ｋＶ
母线保护的可行性，对比不同的监控及远动系统配置方案并指出每个方案的工程应用范围，介绍其他二次系统的设
通过图１的主接线看出，３５ｋＶ８Ｍ母线通过专
６・
第１０期
蔡田田，等：静止同步补偿器（ＳＴＡＴＣＯＭ）示范工程电气二次系统设计分析
用变接人２２０ｋＶ系统。考虑专用变压器已配置３５
计及实现方法等等，为后续的ｓＴＡＴＣＯＭ工程提供参考。
关键词：静止同步补偿器（ＳＴＡＴＣＯＭ）；保护配置；３５ｋＶ母线保护；监控及远动系统；备用电源逻辑文章编号：１００８— ０８３Ｘ（２０１３）１０— ０００６— ０３中图分类号：ＴＭ７７文献标志码：Ｂ

statcom课程设计

statcom课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握STATCOM（静态同步补偿器）的基本原理、功能、应用及其控制系统的设计与分析。

通过本课程的学习，学生应能够：1.描述STATCOM的定义、工作原理和主要组成部分。

2.解释STATCOM的工作特性，包括其对电力系统的电压调节、无功功率控制和电力因数改善等方面的作用。

3.分析并设计STATCOM的控制系统，包括PID控制、状态反馈控制和自适应控制等。

4.评估STATCOM在不同电力系统中的应用和性能，如风力发电系统、电力负荷平衡和电力质量改善等。

二、教学内容本课程的教学内容将根据教学目标进行选择和，确保内容的科学性和系统性。

具体教学大纲如下：1.引言：介绍STATCOM的定义、功能和应用领域，概述本课程的学习目标和内容安排。

2.STATCOM的基本原理：讲解STATCOM的工作原理、主要组成部分及其工作特性。

3.STATCOM的控制系统设计：介绍STATCOM控制系统的分类和原理，讲解PID控制、状态反馈控制和自适应控制等设计方法。

4.STATCOM的应用案例分析：分析STATCOM在风力发电系统、电力负荷平衡和电力质量改善等方面的应用和性能。

三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。

1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握STATCOM的基本原理、功能和应用。

2.讨论法：学生进行小组讨论，培养学生的思考能力和团队协作精神。

3.案例分析法：分析实际应用案例，使学生更好地理解STATCOM的工作原理和控制方法。

4.实验法：安排实验室实践环节，让学生亲自动手进行STATCOM控制系统的模拟和调试。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：选用国内外优秀的STATCOM相关教材，作为学生学习的基础资料。

2.参考书：推荐学生阅读相关的电力电子、电力系统自动化和控制理论等方面的参考书，以拓展知识面。

基于Matlab的DSTATCOM仿真研究

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎｓｔａｔｉｃｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ（ＤＳＴＡＴＣＯＭ）；ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｔｈｅｏｒｙ；
２０１３年第２期
煤
矿
机电
基于Ｍａｔｌａｂ的ＤＳＴＡＴＣＯＭ仿真研究
关瑞芳
（中平能化集团天成环保工程有限公司，河南平顶山４６７０００）
摘要：给出了配电网静止同步补偿器（ＤＳＴＡＴＣＯＭ）的拓扑结构和数学模型，阐述了基于瞬时
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂａｓｅｄｏｎＳｉｍｕｌｉｎｋｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄｉｓｂｅｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｅｄｗｈｅｎｔｈｅｌｏａｄｉｓｉｎｄｕｃｔｉｖｅ．ＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｏｄｅｌｉＳｒｅａｓｏｎａｂｌｅａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅ．
在稳态运行的情况下，目前ＤＳＴＡＴＣＯＭ数学模型大多是以静止同步补偿器（ＳＴＡＴＣＯＭ）的模型为基础，并基于开关函数建模法所得到的。本文的

静止无功补偿技术STATCOM

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

静止同步补偿器STATCOM

静止同步补偿器[浏览次数：133次]静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator，STA TCOM)是柔性交流输电系统(Flexible AC Transmission System，FACTS)的核心装置和核心技术之一。

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，自问世以来，便得到了广泛关注和飞速发展。

目录静止同步补偿器分类静止同步补偿器控制方式静止同步补偿器工作原理静止同步补偿器应用及现状静止同步补偿器分类从理论上可以将静止同步补偿器分为电压源型和电流源型。

就其电路结构来说，电压源型静止同步补偿器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，而电流源型静止同步补偿器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。

如图所示。

在实际应用中，常用的大容量静止同步补偿器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。

4提出了一种新的静止同步补偿器控制策略即采用电压控制电流源(VCCS)的策略和改进的电压控制电压源(VCVS)的策略来补偿电力系统公共连接点(Point of Common Coupling，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，可以将静止同步补偿器分为单相桥二电平，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控制技术对电流波形的瞬时值进行反馈控制，直接指令电流的发生，结构简单，电流调节响应快，对扰动的鲁棒性好，但是只适用于中小容量场合，对于大容量场合具有很大的局限性。

静止同步补偿器(STATCOM)应用与控制技术研究

静止同步补偿器(STATCOM)的应用与控制技术研究中图分类号：tn715+.2文献标识码： a 文章编号：1课题背景及意义（background and significance of the research）在现代社会中，能源为人民生产生活提供了有力的保障。

而电能更成为我们离不开的能源。

然而，由于中高压、大功率的电力电子器件在电力系统中的应用、发展，带来技术进步的同时也带来了许多电能质量问题。

许多电力电子装置不仅功率因数很低，而且谐波污染严重，这就给电网带来了额外负担，影响了供电质量。

除此之外，电网系统中本身存在的轧钢机、电弧炉等冲击性不平衡负荷，运行中会产生大量的高次谐波，并使得系统产生电压波动和闪变并引起三相不平衡这些危害系统性能的电能质量问题。

如何进行无功补偿和谐波治理，进而提高电能质量，已经成为了目前输配电技术中最为紧迫的问题之一。

无功补偿主作用很多，它不仅可以稳定电网系统及装备使用端的电压，如果在长距离输电线路中的某些合适的地方投入就地补偿的无功补偿装置，还可以提高输电系统的输电能力。

无功补偿会使系统和负载的功率因数有很大的提高，这将降低设备的容量，有利于减少功率损耗。

另外，在系统电压不平衡时或者三相负载不对称，无功功率补偿还可以改善系统的不平衡度。

无功补偿和谐波治理在使用设备和控制上具有一定的一致性，无功补偿的同时也会对谐波有所抑制。

但无功功率补偿更偏向提高电力设备利用率，稳定电网电压。

所以，实时快速的无功补偿对提高电网运行的稳定性能，保证供电质量具有十分重要的实际意义。

2无功补偿装置的发展概况（the development situation of reactive power compensation device）无功补偿装置经历了四个发展阶段，各阶段的装置分别为同步调相机、无功补偿电容器、静止无功补偿器（svc）以及静止同步无功补偿器（statcom）。

各种无功补偿装置在响应速度、补偿方式、控制策略等方面有较大区别，表1-1给出了其对比。

静止同步补偿器_STATCOM_在南网中的运用

广东科技2011.6.第12期静止同步补偿器（STATCOM ）在南网中的运用刘培杰1概述南网是我国目前唯一的交直流并联运行的超高压、远距离、大容量互联电网，其受端侧广东电网，特别是珠江三角洲电网，外受电力大，负荷高度密集。

这就决定了该地区无功需求大，需要大量的无功补偿，目前主要依靠电容器进行补偿。

南方电网无功和电压方面存在如下几方面的主要问题：负荷中心动态无功补偿不足，而无功和电压控制手段有限，电容器等无功补偿设备不能迅速的投入，不能满足暂态过程系统的无功需求。

因此在广东电网应用动态无功补偿设备，利用动态无功补偿设备快速响应的特点，可有效地改善系统的电压稳定性，提高广东电网动态无功储备，提高受电能力，增强抵御电网大事故的能力。

2STATCOM 工作原理STATCOM（Static Synchronous Compensator ），即静止同步补偿器，就是专指由自换相的电力半导体桥式变流器来进行动态无功补偿的装置。

STATCOM 的基本原理就是将自换相桥式电路通过电抗器或者直接并联在电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值或者直接控制其交流侧电流，就可以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的。

从本质上讲，STATCOM 可以等效为大小可连续调接的电容或电抗器。

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。

南网首台STATCOM 装置安装在500kV 东莞站，直挂电压等级为35kV ，容量为±200Mvar ，电子电路采用电压源型，串联电抗后并入35kV 母线，如图1所示：在计及连接电抗器的损耗和变流器本身的损耗情况下，其单项等效电路图及向量图如图2，设电网电压和STATCOM 输出的交流电压分别用相量U S 、U I 表示，则连接电抗X 、电阻R 上的电压U L 则为U S 与U I 的相量差，通过电抗电流I=U L /（R+jX）是可以由其电压来控制的。

基于SVPWM的STATCOM设计及实现

ＳＡＣＭ系统电气参量的监视ＴＴＯ
Ｔ３０２１是美国德州仪器（Ｉ公司推出的ＭＳ２Ｆ８２Ｔ）
收稿日期：００１— １２１— １１基金项目：北电力大学研究生创新基金（Ｏ８Ｏ）东２０Ｏ２作者简介：王
从而验证了ＳＡＣＭ设计方法的可行性。ＴＴＯ关键词：止同步补偿器；间电压矢量脉宽调制；字信号处理器；接电流控制静空数直中图分类号：Ｍ４１；Ｍ７２Ｔ０．Ｔ７１文献标志码：Ａ文章编号：６３７９（０１０－０１０１７ — ５８２１）１０１－５
无功、功电流解耦控制方法，用ＤＰ片，有利Ｓ芯通过ＳＰＶＷＭ技术提高直流电压利用率，降低输出电流并的谐波畸变率。方法具有动态响应速度快、该调制深
开关器件工作频率较低，造成系统响应速度比较
式，功率开关器件采用具有自关断能力的开关器件ＩＢ主电路直流侧采用电容器作为储能元件和电ＧＴ，压支撑元件，Ｓ经耦合变压器接人电网。ＴＴＯＶＩＳＡＣＭ控制系统为基于数字信号处理器（Ｓ）ＤＰ的数字控制
要由主电路、制电路、控驱动电路和缓冲电路组成
主电路采用基于电压型逆变器（Ｓ）拓扑结构形ＶＩ的
层控制指令控制各开关器件的的脉冲，逆变器输使

基于Simulink的STATCOM的控制仿真研究

［关键词】无功补偿，电流间接控制，瞬时无功功率理论，ＡＬＢ仿真，ＭＴＡ静止同步补偿器［中图分类号】Ｔ６［Ｍ７１文献标志码】Ａ［文章编号］６２１９（０１０－０－６１７－２２１）４０６０２０
ＳｕｄｎＣｏｔｏｙｔｍｏｔＳｔｙｏｎｒｌＳｓｅＡｂｕＴＡＴＣＯＭｓｄｎＳｍｕｉＢａｅｏｉｌｎｋ
第１１卷第４期
２１０１年１２月
南京师范大学学报（工程技术版）
ＪＵＮＬＯＡＪＧＮＲＡＮＶＲＩ（ＮＩＥＲＮＮＥＨＯＯＹＥＩＩＮＯＲＡＦＮＮＩＯＭＬＵＩＥＳＹＥＧＮＥＩＧＡＤＴＣＮＬＧＤＴＯ）ＮＴ
（．２邯郸市水利水电勘探设计院，河南邯郸０６０）５００
［摘要］从静止同步补偿器（ＴＴＯ的基本结构和工作原理出发，ＳＡＣＭ）对参考电流检测方法进行了介绍，利用虚拟对称三相
系统的合成电压矢量形成旋转坐标系的基本思想，在瞬时无功功率理论基础上对／ｑ检测方法进行了改进，ＴＴＯｄ一／ＳＡＣＭ系统
Ｖ１１ｏ４ｏ．１Ｎ．
Ｄｅ２１ｃ．０１ห้องสมุดไป่ตู้
基于Ｓｍｕｉｋ的ＳＡＣＭ的控制仿真研究ｉｌｎＴＴＯ
肖坤赵彩虹，露张迈郑舒，肖，，
（．京师范大学电气与自动化工程学院，苏南京２０４１南江１０２）
ＸｉｏＫｕＺａｉｏｇ，ａｕ，ａｇＭａ，ｅｇＳｈａｎ，ｈｏＣａｈｎ ’ ＸｉｏＬＺｈｎｉＺｈｎｕ

3 PCS9583静止同步补偿器STATCOM(SVG)说明书

z 残余电压在装置电源关闭后，直流回路中仍然可能存在危险的电压。这些电压需在数
秒钟后才会消失。
警示！
z 接地产品的接地端子必须可靠接地。
z 运行环境该产品只允许运行在技术参数所规定的大气环境中，而且运行环境不能存在
不正常的震动。 z 额定值
在接入交流电压电流回路或直流电源回路时，请确认他们符合装置的额定参数。 z 印刷电路板
第 1 章综述..............................................................................................................................................1
在装置带电时，不允许插入或拔出印刷电路板，否则可能导致装置不正确动
PCS-9583 静止同步补偿器
作。 z 外部回路
当把装置输出的接点连接到外部回路时，须仔细检查所用的外部电源电压，以防止所连接的回路过热。 z 连接电缆
仔细处理连接的电缆避免施加过大的外力。
版权声明
版本: R1.00 P/N: ZL_YJBH5006.1008
第 3 章系统介绍....................................................................................................................................10
3.1 技术数据 .................................................................................................................................10 3.1.1 环境条件.........................................................................................................................10 3.1.2 额定电气参数.................................................................................................................10 3.1.3 抗干扰性能.....................................................................................................................10 3.1.4 绝缘耐压标准.................................................................................................................11

静止同步补偿器(STATCOM)仿真和研究设计

摘要电能质量的问题，尤其是无功功率和谐波的问题，严重威胁着电网的安全运行。

静止同步补偿器（STATCOM），作为新一代无功功率补偿装置，它与现有的静止无功补偿装置(SVC)相比，具有调节速度更快、运行范围更宽、吸收无功连续、谐波电流小、损耗低、所用电抗器和电容器容量及安装面积大为降低等优点，引起了国内外科研与工程领域的广泛关注。

论文通过对STATCOM的现状和发展趋势，无功的产生和影响，无功补偿的意义的分析，进行了STATCOM工作原理的研究，并建立了STATCOM的数学模型，采用基于瞬时无功功率理论的检测方法，选择合适的控制策略，在PSCAD/EMTDC环境下进行了仿真分析，得出仿真后的波形。

仿真结果表明STATCOM能够对负荷进行快速地无功补偿，证实本模型算法的合理性、正确性，具有一定的参考价值。

关键词：无功补偿；静止同步补偿器；瞬时无功； PSCAD/EMTDC；ABSTRACTThe problem of electric energy quality menaces seriously the safe operation of power network, especially reactive power and harmonics. The static synchronous compensator (STATCOM), takes the new generation reactive power compensation system, it compares with existing static idle work compensation system (SVC), has the adjustable speed to be quicker, the movement scope to be wider, the absorption idle work, the harmonic current small, to lose continuously low, uses the reactor and the capacity of condenser and the erection space to reduce and so on merits greatly, has caused the domestic and foreign scientific research and the project domain widespread attention.The paper through to the STATCOM present situation and the trend of development, the idle work production and the influence, the idle work compensation's significance's analysis, has conducted the STATCOM principle of work research, and has established the STATCOM mathematical model, uses based on the instant reactive power theory examination method, chooses the appropriate control policy, has carried on the simulation analysis under the EMTDC/PSCAD environment, after obtaining the simulation profile. The simulation result indicated that STATCOM can shoulder carries on fast the idle work compensation, confirmed that this model algorithm's rationality, the accuracy, have certain reference value.Keywords: Reactive power compensation; STATCOM; Instantaneous reactive; PSCAD/EMTDC;目录1 绪论 (1)1.1引言 (1)1.2论文研究背景和研究的意义 (1)1.3无功功率 (3)1.4无功补偿的意义 (3)1.5主要无功补偿装置及其工作原理 (5)1.5.1 并联电容器 (6)1.5.2 同步调相机(Synchronous Condenser-SC) (6)1.5.3 静止型无功补偿装置(Static Var Compensator-SVC) (7)1.6 STATCOM研究现状和发展趋势 (9)1.6.1 STATCOM研究现状 (9)1.6.2 STATCOM发展趋势 (10)1.7本文研究的主要内容 (11)2 STATCOM的工作原理及数学模型 (11)2.1 STATCOM的基本电路结构 (11)2.2 STATCOM的工作原理 (13)2.3 STATCOM的数学模型的建立 (16)3 无功功率检测方法和STATCOM的控制策略 (19)3.1 无功功率检测方法 (19)3.1.1 d-q矢量变换理论 (20)3.1.2 三相对称系统的瞬时无功功率 (22)3.2 STATCOM装置的控制方法 (24)3.2.1 直接电流控制 (24)3.2.2 间接电流控制 (24)3.2.3 电流间接与直接控制的特点 (25)4 STATCOM装置的无功补偿仿真研究 (26)4.1 仿真工具软件PSCAD/EMTDC简介 (26)4.1.1 仿真工具软件PSCAD/EMTDC的概况 (26)4.1.2 仿真工具软件PSCAD/EMTDC的主要功能 (27)4.1.3 仿真工具软件PSCAD/EMTDC的主要结构及元件库 (27)4.1.4 仿真工具软件PSCAD/EMTDC的主要操作步骤 (29)4.2 STATCOM的仿真 (29)4.2.1 仿真的主接线图 (29)4.2.2 仿真的主控制电路图 (30)4.2.3 仿真的调制电路图 (30)4.2.4 各仿真的波形图 (32)4.3 本章小结 (33)5 总结与展望 (33)5.1结论 (33)5.2展望 (34)参考文献 (35)英文原文 (37)中文译文 (44)致谢 (51)1 绪论1.1引言近年来，随着经济的快速发展，我国的电力工业也取得了前所未有的成就。

静止同步补偿器(StatCom)无功电流非线性控制研究

Ｃｍｎｈｗｓｔｅｒｇｌｔｅｆｒｎｅｏｐｉｚｄｃｎｒｌｓｓｐｒｏｏｔａｆｒｄｔｎｌｏｌｅｒｃｎｒｌｏａｄｓｏｅｕａｅｐｒｏｍａｃｆｏｔｈｍｉｅｏｔｏｕｅｉｒｔｈｔａｉｉａｎｉａｏｔｏｉｏｔｏｎｎｗｈｎｔｅｄｒｃｉｎｏｅｅｅｃｎｕｕｒｎｓｃａｇｄ，ａｅｅｆｃｆｃｍｐｎａｉｇｒａｔｅｐｗｅｓｅｉｅｔｆｒｆｒｎｅｉｐｔｃｒｅｔｗａｈｎｅｈｏｄｄｈｎｔｆｅｔｏｏｅｓｔｎｅｃｉｏｒｉｖｓｔｓｉ．ａｉｆｅｄ
Ｋｅｗｏｄ：ｔｔｙｈｏｏｓｃｍｐｎａｏ（ｔｔｏ）ｍｏｅｄｆｅｅｔｌｇｍｅｒｚｒｙａｃｙｒｓｓａｃｓｎｃｒｎｕｏｅｓｔｒＳａＣｍｉｄｌｉｒｎｉｅａｏｔｙｅｏｄｎｍｉｓ
仿真结果验证了数学模型的正确性，时表明了非线性控制的优化策略的有效性，到了良好的动态无功补同达
偿效果。
关键词：止同步补偿器静
模型
微分几何
零动态
优化策略
ＳｕｎＮｏｉｅｒＣｏｒｌＳｒｔｇｔｔｍａｔｖｒｅｔｄｙｏｎｌｎａｎｔｏｔａｅｙｏｆＳａＣｏｓＲｅｃｉｅＣｕｒｎｔ
ａａｙｉｂｕＷＯｃｎｒｌｓｒｔｇｅｒｉｅｙｕｉｇＭａｌｂ，ｗｈｃａｉａｅｔｅｍａｈｍａｉｄｌｏｔｔｎｌｓｓａｏｔｔｏｔｏｔａｅｉｓａｅｇｖｎｂｓｎｔａｉｈｖｌｔｈｔｅｔｍｏｅｆＳａ — ｄｃ

STATCOM的研究与设计

二○一二届学生毕业论文（设计）存档编号：毕业论文(设计)论文题目STATCOM的研究与设计（英文）Research and design of STA TCOM学院专业姓名学号指导教师2012年5月31日摘要电能是经济发展的基础和工业生产的命脉，随着我国工业化进程加快，各种电力负荷迅速增加，造成了电网无功功率消耗增加，电力节能和电能质量治理成为了研究的热点问题。

电能质量中的无功功率补偿问题变得越来越重要。

静止无功发生器（STATCOM）作为柔性交流输电系统的重要装置之一，是无功功率补偿发展的趋势。

本文首先对STATCOM进行机理分析，并介绍了现有的无功装置，比较与分析论述了STATCOM相对于其他无功装置的优越性。

通过建立其相关的数学模型来说明STATCOM的控制方式和控制结构。

其中采用三角波比较法（SPWM）跟踪给定电压从而来控制STATCOM的电流产生为讨论重点。

在上述理论研究的基础上，介绍了基于DSP TMS320F28335硬件平台设计方法。

对基于TMS320F28335实现SPWM进行了详细的讨论。

关键词：STATCOM，SPWM，逆变器, IGBTAbstratElectrical energy plays an important role in the economic development and industrial production. With the fast development of industrialized process, many kinds of power loads are increasing quickly,which causes the increase of the reactive power. Power saving and power quality management have been hot research. The reactive compensation of power quality becomes more and more important. As one of the important devices of the flexible power supply system, advanced static Var generator(STATCOM)becomes the important trend of the development of static Var generator.Firstly, we study the mechanism analysis of STATCOM, and introduce some reactive power compensation devices, analyze and discuss the superiority of the STATCOM to others. We establish the mathematical model of STATCOM to explain the control mode and control structure of STATCOM . The method of Sinusoidal PWM to track a given voltage thereby to control the STATCOM become our discussing emphasis.On the basis of theoretical study, the design of development platform based on DSP chips are introduced . The method of TMS320F28335 realize PWM is discussed in detail. Keyword: STATCOM , SPWM, inverter, IGBT目录摘要 (I)Abstrat (II)第1章绪论 01.1 无功补偿的原理 01.2 无功补偿的意义 01.3 国内外研究现状 (1)1.3.1 电能质量治理技术发展现状 (1)1.3.2 STATCOM的国内外现状及研究方向 (2)1.3.3 STATCOM的应用前景广阔 (2)1.4 课题研究内容 (3)1.5 课题的研究方法 (4)1.6 课题的基本要求及应完成的成果 (4)第2章STATCOM的基本原理 (5)2.1 STATCOM的工作原理 (5)2.2 STATCOM的等效电路 (6)2.3 STATCOM的时域数学模型 (7)2.4 控制方法研究 (10)2.4.1 间接电流控制 (11)2.4.2 直接电流控制 (11)第3章 STATCOM主电路及相关电路的设计 (13)3.1 系统设计框图 (13)3.2 三相SPWM逆变器 (13)3.3 驱动电路设计 (15)3.4 IGBT工作原理 (16)3.5 IGBT保护电路的设计 (17)3.5.1 过流保护 (17)3.5.2 过压保护 (18)3.5.3 过热保护 (18)第4章 DSP系统 (20)4.1 TMS320F28335的介绍 (20)4.2 ePWM简介 (21)4.2.1端口对应关系 (22)4.2.2初始化程序注释 (22)4.3基于DSP的SPWM波的实现 (24)4.3.1不对称规则采样法 (24)4.3.2软件部分 (26)4.3.3死区部分简介 (27)4.3.4 测试波形 (27)第5章结论与展望 (30)致谢 (31)参考文献 (32)第1章绪论1.1 无功补偿的原理在用电网中存在有功功率和无功功率两种输出功率。

滑模变结构STATCOM控制方法研究

滑模变结构STATCOM控制方法研究【摘要】本文应用逆系统法对系统进行线性化解耦后，运用滑模变结构控制理论，设计了基于滑模变结构控制的STATCOM控制器。

建立了MATLAB仿真模型，取得了良好的控制效果，并与PI控制进行了比较，结果证明此控制策略的优越性和可行性。

【关键词】滑模变结构无功补偿控制方法1 引言静止同步补偿器（STATCOM）是一种重要的柔性交流输电（FACTS）设备。

它以电力电子变流器为装置核心，通过向电力系统注入方向与幅值均可连续动态调节的无功补偿电流，以维持装置接入点母线电压的稳定，同时还可以增加系统阻尼，提高暂态稳定极限等。

STATCOM装置在dq坐标系下是一个强耦合、非线性的系统，因此控制策略的设计就变得相对复杂。

文献[1]采用PI控制，文献[2]采用鲁棒非线性控制，文献[3]采用广义的Hamilton非线性控制。

但由于PI控制参数极难整定，对参数变化及扰动敏感，而鲁棒控制等非线性控制方法理论上比较复杂。

因此，本文采用了逆系统解耦加变结构控制设计STATCOM的控制策略希望能够解决一定的问题。

2 逆系统法的应用逆系统法的基本思想是利用被控对象的逆系统将被控对象补偿成具有线性传递关系的系统，然后与其他控制方法结合，最终达到预期控制目标。

由于STATCOM系统的强耦合性，应用逆系统法如图1所示，即在前人为的串入一个逆系统，使其输出为，逆系统的设计方法为逆系统的设计方法为：对求阶导数，直到表达式中显含，并设为，可得到STATCOM数学模型的逆系统为，故整个系统是可观测的，也是可控的。

而矩阵的特征值均在左半平面，故由李亚普诺夫稳定性条件，可知系统是稳定的。

3 滑模变结构控制设计滑模变结构控制方法在动态过程中可以根据系统当前的状态，有目的且不断变化地控制输入量，迫使系统按照预定的滑动模态的状态轨迹运动。

为了削弱抖振采用指数趋近律，此时有很快的收敛性能。

式中为符号函数，*大于0时取1，小于0时取-1。

配电网静止同步补偿器的理论与技术研究

配电网静止同步补偿器的理论与技术研究一、概述随着电力系统的快速发展和可再生能源的大规模接入，配电网的稳定性和电能质量成为了研究的重点。

配电网的无功功率平衡和电压控制问题尤为突出。

为了有效解决这些问题，配电网静止同步补偿器（DSTATCOM）作为一种先进的无功补偿设备，受到了广泛关注。

DSTATCOM以其快速响应、精确控制和无功功率连续可调等优点，为配电网的电压稳定和电能质量提升提供了有效手段。

本文旨在深入研究和探讨配电网静止同步补偿器的理论与技术。

文章将介绍DSTATCOM的基本原理和结构，包括其主电路拓扑、控制系统以及核心算法等。

文章将重点分析DSTATCOM在配电网中的应用及其所带来的优势，如提高电压稳定性、改善功率因数、减少线路损耗等。

接着，文章将探讨DSTATCOM的控制策略，包括传统的控制方法和现代控制算法，如模糊控制、神经网络控制等，并分析它们在实际应用中的效果。

文章还将关注DSTATCOM的动态性能分析和优化，以提高其响应速度和补偿精度。

文章将总结配电网静止同步补偿器的理论与技术研究现状，并展望未来的发展趋势。

通过深入研究DSTATCOM的理论与技术，有望为配电网的稳定运行和电能质量提升提供有力支持，推动电力系统的可持续发展。

1. 配电网静止同步补偿器（DSTATCOM）的概述配电网静止同步补偿器（DSTATCOM）是一种先进的电力电子设备，主要用于改善配电网的电能质量，提升电网的供电能力和稳定性。

DSTATCOM以其独特的静止同步特性，实现了对配电网无功功率的快速、精确补偿，从而有效解决了配电网中普遍存在的电压波动、功率因数低等问题。

DSTATCOM的核心部件包括大功率绝缘栅双极晶体管（IGBT）构成的电压源型逆变器、直流侧储能元件（如电容器或电池）以及控制系统等。

其工作原理是通过控制系统对逆变器开关状态的控制，实现对配电网无功功率的实时跟踪和补偿。

当配电网中出现无功功率缺额时，DSTATCOM能够迅速提供所需的无功支持，维持电压稳定而当配电网中无功功率过剩时，DSTATCOM则能吸收多余的无功，防止电压过高。

statcom课程设计

statcom课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解STATCOM（静态同步补偿器）的基本原理和工作机制。

2. 使学生掌握STATCOM在电力系统中的应用，包括提高电压稳定性和改善电力质量。

3. 引导学生了解STATCOM的数学模型，并能运用相关公式进行简单计算。

技能目标：1. 培养学生运用所学的理论知识，分析实际电力系统中STATCOM的运行情况。

2. 提高学生通过实验和仿真等方法，对STATCOM控制系统进行设计和调试的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对电力电子技术及STATCOM技术的兴趣，激发其探索精神。

2. 增强学生的团队合作意识，使其在小组讨论和实验中能够积极参与、互相学习。

3. 引导学生关注电力系统的可持续发展，认识到STATCOM在节能减排方面的重要性。

课程性质：本课程为电力电子技术领域的专业课程，以理论教学和实践操作相结合的方式进行。

学生特点：学生为本科高年级或研究生，具备一定的电力电子和电力系统基础知识。

教学要求：结合理论讲解、案例分析、实验操作等多种教学方法，使学生能够全面掌握STATCOM的相关知识和技能。

在教学过程中，注重培养学生的实际操作能力和创新思维能力。

通过课程学习，使学生能够达到上述设定的具体学习成果。

二、教学内容1. STATCOM基本原理：讲解STATCOM的工作原理、结构特点及其在电力系统中的应用。

- 教材章节：第三章“静态同步补偿器的基本原理”- 内容列举：STATCOM的定义、电压源型与电流源型STATCOM、基本工作原理。

2. STATCOM数学模型：介绍STATCOM的数学模型及其在稳定性分析中的应用。

- 教材章节：第四章“静态同步补偿器的数学模型”- 内容列举：STATCOM的小信号模型、状态空间模型、数学模型在稳定性分析中的应用。

3. STATCOM控制系统设计：讲解STATCOM控制策略及控制系统设计方法。

- 教材章节：第五章“静态同步补偿器的控制技术”- 内容列举：PID控制、矢量控制、直接功率控制、控制系统设计方法。

STATCOM(静止同步补偿器)的初步设计

南昌工程学院本（专）科毕业设计（论文）摘要随着全球工业水平的不断提高和工业化进程的不断加快，电能质量越来越受到广大电力用户的关注，现如今电力系统中存在着大量无功功率频繁变换的设备和对电压稳定性要求很高的设备，无功功率的补偿在这里就显得尤为重要，不仅能够保证电能质量，稳定电压，还能提高功率因数增加效益。

静止同步补偿器（STATCOM）作为柔性交流输电系统中的核心装置之一，它具有发出容性无功功率和吸收感性无功功率的双向补偿功能，以其先进的控制性能和良好的补偿效果，已逐渐成为无功补偿技术的一个主要发展方向。

本文分析了STATCOM的基本工作原理是通过控制交流侧输出的电压的幅值和相位控制装置吸收或发出无功功率。

讨论了STATCOM的两种控制策略电流直接控制和电流间接控制，通过比较和分析选择采用电流间接控制方法，并采用基于瞬时无功功率理论的i ip q 检测算法。

最后用PSCAD软件模拟仿真在无冲击性负荷和冲击性负荷的情况下STATCOM 的调节特性和动态特性。

关键词：静止同步补偿器电能质量无功功率调节特性动态特性摘要AbstractWith the development of the industrial level and the process of the industrialization become faster than before.The customers pay more attention on the electric power quality.Nowday,many equipment that change the reactive power frequently and some equipments that need the voltage remain stable in the electric system.At this time the compensation of the reactive power means more important to us.It can not only improve the power quality,keep the voltage remain stable and improve the power factors.The STATCOM is one of the core device in the flexible exchange transmission system.It can generate or draw reactive power from the network.Because of the advanced performance in control and the effect of the compensation,it become one of the main development direction in reactive power compensation technology.The working principle of STATCOM is control the amplitude and the phase of the voltage in the AC voltage side.We will discuss the indirect-current control strategy and direct-current control strategy,after contrast the quality in these two strategies,we chose the indirect-current control strategy,and we use thei i detection algorithm that is based on the instantaneousp qreactive power theory.Finally,we use the PSCAD model an emulate system architecture to analyze the regulative quality and dynamic quality of the STATCOM by the waveforms of some electric variables.Key words:STATCOM；power quality；reactive power；regulative quality；dynamic quality南昌工程学院本（专）科毕业设计（论文）目录第一章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 研究背景及意义 (1)1.3 无功补偿的意义 (2)1.3.1 引起线路及变压器的电压降增大 (2)1.3.2 引起设备及线路的损耗增大 (3)1.3.3 增加设备的容量 (3)1.4STATCOM改善电能质量 (4)1.4.1 稳定电压 (4)1.4.2改善功率因数 (5)1.5 本章小结 (5)第二章 STATCOM的工作原理及主电路结构 (6)2.1STATCOM的基本结构及基本工作原理 (6)2.2STATCOM的数学建模 (10)2.3本章小结 (13)第三章 STATCOM的控制策略 (14)3.1电流间接控制策略 (14)3.1.1对无功电流进行闭环控制的控制方法 (15)3.1.2 δ角和θ角配合控制方法一 (15)3.1.3 δ角和θ角配合控制方法二 (16)3.2电流的直接控制 (17)i i-算法 (18)3.3STATCOM的瞬时无功功率检测p q3.4 本章小结 (20)第四章 STATCOM仿真及分析 (22)4.1PSCAD简介 (22)4.2元件参数选择 (22)目录4.2.1 电抗器参数选择 (22)4.2.2 电容器参数选择 (22)4.2.3 功率开关器件的选择 (23)4.3 仿真结果分析 (23)4.4 本章小结 (28)第五章 STATCOM控制系统的实现 (29)第六章总结 (32)参考文献 (33)致谢 (35)南昌工程学院本（专）科毕业设计（论文）第一章绪论1.1 引言电力系统中存在两种能量，第一种能量因做功而被消耗掉我们称之为有功功率，第二种能量建立交变磁场，它并不对外做功，只是在电感和电容中反复由电能转化为磁场能再由磁场能转化为电能，因此它并没有被消耗而是在电力网中流动，无功功率对于电力网的危害却是巨大的，它会引起电压下降，网损增加，电能质量下降和功率因数低而导致效益下降。

STATCOM静止无功补偿器

STATCOM静止同步补偿器关键词:静止同步补偿器晶闸管逆变器无功补偿 STATCOM静止同步补偿器(STATCOM)是目前用于电力系统中性能最好的无功补偿装置 ,是柔性交流输电系统的核心。

静止同步补偿器对输电系统的作用，分析了静止同步补偿器的基本工作原理、瞬时无功信号检测方法、以及建了STSTCOM的模型和其仿真图，阐述了静止同步补偿器补偿效果，并提出今后静止同步补偿器技术的发展趋势。

什么是静止同步补偿器静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)应用了新一代的电力电子器件(如门极可关断晶闸管(GateTurn-off Thyristor,GTO)、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)、集成门极换相型晶闸管(IntegratedGate Commutated Thyristor,IGCT)和现代控制技术(如逆系统、直接反馈线性化等), 具有补偿系统感性和容性无功、提高系统功率因数、改善电能质量、提高电力系统稳定性等多重功能。

STATCOM自问世以来, 就引起各国电力科研和工业界的广泛重视, 得到了迅速发展和应用, 它是目前用于电力系统中性能最好的无功补偿装置,是柔性交流输电系统的核心。

STATCOM在电力系统中的作用是进行无功补偿，维持连接点的电压为给定值，提高系统电压的稳定性，改善系统的稳态性能和动态性能。

STATCOM是基于瞬时无功功率的概念和补偿原理，采用全控型开关器件组成自换相逆变器，辅之以小容量储能元件构成无功补偿装置。

与现有的静止无功补偿装置(SVC)相比，具有调节速度更快、运行范围更宽、吸收无功连续、谐波电流小、损耗低、所用电抗器和电容器容量及安装面积大为降低等优点。

STATCOM对输电系统的作用输电系统是一个互联的弱阻尼系统，系统的负荷和运行状态处于不断变化中，即系统不断地发生扰动，因此很容易出现振荡。

基于DPC控制策略的STATCOM／BESS装置研究

基于DPC控制策略的STATCOM／BESS装置研究帶蓄电池储能装置的静止同步补偿器（STATCOM/BESS）在解决快速补偿系统所需要的有功功率和无功功率、灵活平抑新能源发电引起的供电波动等问题中是非常重要的装备。

直接功率控制（Direct Power Control，DPC）是瞬时功率理论的另一种表现形式，它无需借助其他变量，对有功功率和无功功率直接进行控制。

文章主要对STATCOM/BESS装置DPC控制策略和控制算法进行了理论分析，并将DPC控制策略及基于空间矢量调制的直接功率控制策略（Direct power control with space vector modulation，DPC-SVM）运用到系统中，在Matlab/Simulink中进行仿真分析。

标签：STATCOM/BESS装置；直接功率控制；DPC-SVM；Matlab/Simulink1 概述静止同步补偿器STATCOM是柔性交流输电系统（FACTS）较为广泛应用的补偿器，能够及时补偿电网的无功功率。

蓄电池BESS能有效控制有功波动，减少功率波动对电网的冲击。

因此STATCOM/BESS装置不仅可以提供无功补偿，而且还能够提供必要的有功支持。

直接功率控制（Direct Power Control，DPC）是瞬时功率理论的另一种表现形式，它无需借助其他变量，对有功功率和无功功率直接进行控制。

DPC的功率因数高、算法和结构简单，对于STATCOM/BESS 这种动态性能较高的设备发挥着显著的效果。

2 STATCOM/BESS装置结构及工作原理传统的电压型逆变电路作为STATCOM/BESS装置主电路，由蓄电池组BESS 和静止同步补偿器STATCOM组成。

STATCOM/BESS既能够提供容性/感性无功支持，又可以完成有功功率双向流动，能够在四个象限工作。

现取单相电路分析，S、为公共电网电压、STATCOM交流侧电压，为输出电流，X、R为连接电抗、连接电阻。