第八章MATLAB在无功补偿的仿真实例
matlab电气仿真实例
matlab电气仿真实例MATLAB电气仿真实例在本文中，我们将探讨MATLAB在电气仿真领域中的应用。
通过一个具体的实例，我们将展示如何使用MATLAB进行电气系统的建模、分析和仿真。
1. 引言电气系统的建模和仿真对于设计和分析电路、控制系统、电力系统等具有重要意义。
传统的电气仿真方法需要手动编写大量的数学方程，并且计算过程繁琐。
而MATLAB提供了一种快速、简便且高效的方式来实现电气仿真。
2. 问题描述假设我们有一个简化的直流电机系统。
系统包括一个直流电机、一个电阻和一个电压源。
我们想要分析在给定电压下电机的转速以及电机周围的电压和电流的变化情况。
3. 建立电气系统模型首先，我们需要建立电气系统的数学模型。
在本例中，我们使用电路定律（基尔霍夫定律和欧姆定律）来建立模型。
根据基尔霍夫定律，我们可以得到电路的电流方程：I = \frac{V}{R}其中，I是电流，V是电压，R是电阻。
根据欧姆定律，我们可以得到电机的速度与电压之间的关系：\omega = \frac{V}{K}其中，ω是电机的角速度，V是电压，K是电机的转速常数。
基于这些方程，我们可以进一步建立系统的状态空间模型：\begin{bmatrix} \dot{\omega} \\ \dot{I} \end{bmatrix} =\begin{bmatrix} 0 & \frac{-1}{K} \\ 0 & \frac{-1}{R}\end{bmatrix} \begin{bmatrix} \omega \\ I \end{bmatrix} +\begin{bmatrix} \frac{1}{K} \\ 0 \end{bmatrix} V其中，\dot{\omega}和\dot{I}分别表示电机速度和电流的导数。
4. MATLAB仿真现在我们可以使用MATLAB进行仿真了。
首先，我们需要定义系统的参数和初始条件。
例如，我们可以选择电压源电压为12V，电阻为1Ω，转速常数为10。
基于MATLAB的电力系统稳定器和静止无功补偿器对电力传输稳定性的仿真
４ ２
《电 气开 关 Ｍ２ ０ ． ． ） ０ ８ Ｎｏ １
文章 编号 ：０ ４ ２ ９ ２ ０ ） １ ０ ２ ３ １ ０ － ８ Ｘ（ ０ ８ ０ —０ ４ —０
基 于 ＭＡＴＬ ＡＢ的 电 力 系统 稳 定 器 和 静止无功补偿器对 电力传输稳定 性的仿真
验 可 能性很 小 。 因此 ， 文 应用 ＭＡＴＬ 本 ＡＢ软件 进行 了
电功率 偏差 中的一个 信号 或几 个 信号 作为 励磁调 节 器
的 输 入 ， 生 阻 尼 力 矩 ， 提 高 电 力 系 统 的 动 态 稳 产 来
定 川。
电力 系统无 功补 偿 的仿 真 试验 。
３ 静 止 无 功 补偿 器 偿 器
Ａｂｓ ｒ ｃ ：Ｔｈｓ ｐ ｐ ｒ ｉｔｏ ｕ ｅ ｈ ａ ｉ ｕ ｃ ｉｎ ｏ ｏ ｒ ｓ ｓｅ ｓａ ｉ ｚ ｒ ａ ｄ ｓａ ｉ ａ ｏ ｅ ｓ ｔ ｒ ｔａ ｔ ｉ ａ ｅ ｎ ｒ ｄ ｃ ｓ ｔ ｅ ｂ ｓｃ ｆ ｎ ｔｏ ｆｐ ｗｅ ｙ ｔｍ ｔｂ ｌ ｅ ｎ ｔｔｃ ｖ ｒ ｃ ｍｐ ｎ ａ ｏ ， ｉ
与 经 济运 行 ， 保 证 用户 安 全 生产 和 产 品质 量 以及 电 对 气 设备 的安全 与寿 命有 着重 要影 响 。研 究静 止无功 补
偿 器 （ ＶＣ） 于 电力 系统 的 电压 无功稳 定性 的影响 具 Ｓ 对
抑 制 自发 低 频振 荡 的发 生 ， 小 系 统 中 由负荷 波 动 等 减
Ｋｅ ｒ ｓ： ｏ ｒｓ ｓ ｅ ｓａ ｉｚ ｒ ｓａ ｉ ｖ ｒｃ ｍｐ ｎ ａ ｏ ； ｔ ｂ；ｓｍｕ ａｉ ｎ ｏ ｏ ｒｓ ｓｅ ｙ ｗｏ ｄ ｐ ｗｅ ｙ ｔｍ ｔ ｂｌ ｅ ； ｔｔｃ ａ ｏ ｅ ｓ ｔ ｒ ｍａｌ ｉ ａ ｉ ｌｔ ｆｐ ｗｅ ｙ ｔｍ ｏ
基于Matlab的静止无功补偿装置仿真分析
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｒ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ＆ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，Ｈ ｅ ｎ ａ ｎ Ｐ ｏ ｌ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｊ ｉ ａ ｏ ｚ ｕ ｏ ４ ５ ４ ０ ０ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
尼 。为 研 究 Ｓ Ｖ Ｃ 的特 性 ， 利用 Ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ的 Ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ｉ ｎ ｋ工具 箱 ， 对Ｓ Ｖ Ｃ装 置 完成 了建 模 和仿 真分 析 。仿
真 结果 表 明 ， 静止 无 功补偿 装 置在 稳 态和 动态 下可 维持母 线 电压在 一定 的范 围之 内， 并具有 一定 的
２ ０ １ ３年第 ５期
煤
矿
机 电
・ ６ ３・
基 于 Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ的静 止无 功 补 偿 装 置仿 真 分 析
卫林 林 ， 孙 岩 洲
（ 河南理工大学 电气工程与 自动化学院 ， 河南 焦作 ４ ５ ４ ０ ０ ３ ）
摘 要 ： 静止 无功 补偿 装置 （ Ｓ Ｖ Ｃ ） 作 为一种 新 的 电压 调 控 手 段 ， 可 以对 安装 处 的 电压进 行 快 速 、 准 确和 连 续地调 节 ， 更好 地 维持 安装处 的 电压 水平 ， 改善 暂 态稳 定 性 ， 以及 降低 电力 系统 的振 荡 阻
Ｓｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｓｔ ａ ｔ ｉ ｃ Ｖａ ｒ Ｃｏ ｍｐ ｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｏ ｒ Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ
Ｗｅ Ｌ ｉ ｎ ｌ ｉ ｎ，Ｓ ｕｎ Ｙ ａ ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ
第8章 MATLAB在高压直流输电及柔性输电中的仿真实例
1.8
2
alphaord (deg)
alphaord (deg)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
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100
6 4 2 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
0 6
Control Mode
0
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4 2 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 t/s 1.2 1.4 1.6 1.8 2
图8-18
图8-19
仿真结果图
图8-20
未加SVC装置和加装SVC装置后的随源电压变化
8.3 晶闸管控制串联电容器(TCSC)的仿 真实例
8.3.1 TCSC基本原理与数学模型简介 8.3.2 Simulink中的TCSC模块介绍 8.3.3 利用TCSC提高系统输电容量的仿真模拟
8.3.4 TCSC对系统暂态稳定性影响的仿真模拟
8.1.4 HVDC系统的起停和阶跃响应仿真
8.1.5 HVDC系统直流线路故障仿真 8.1.6 HVDC系统交流侧线路故障仿真
8.1.1 HVDC系统的基本结构与工作原 理
1)换流变压器，其一次绕组与交流电力系统相连，其作用是将 交流电压变为桥阀所需电压。 2)换流器C1、C2，由晶闸管组成，用做整流和逆变，实现交流
α的设定值或者 常数 γ控制
图8-8
HVDC系统直流线路故障仿真波形图 a)整流侧得到的相关波形
图8-8
HVDC系统直流线路故障仿真波形图(续) b)逆变侧得到的相关波形
基于MATLAB的500kV变电站无功补偿仿真研究
基于MATLAB的500kV变电站无功补偿仿真研究作者：付凯岳学彬来源：《科学与财富》2016年第25期摘要：通过对SVC技术的原理分析研究，利用Simulink构建了SVC装置的仿真模型，并验证了该模型对500kV变电站有很好的无功补偿效果。
仿真结果表明，SVC装置可快速调节其发出的无功，对电站动态无功补偿，调节系统电压，提高系统电压的稳定水平。
关键词：SVC；无功补偿；500kV；TCR1 引言随着电力电子技术的发展，大量的电力电子非线性负载接入电网，降低了电网的电能质量，SVC无功补偿装置具有吸收和发出无功，调节电力系统电压，提高系统的功率因数，从而提高电力系统的电能质量。
SVC技术是灵活交流输电（FACTS）技术之一。
2 TCR型的SVC装置的结构及原理2.1 TCR型的SVC装置的结构由于大功率电力电子器件制造技术的发展，SVC从早期的SSR过渡到TCR/TSC方式，并成为SVC的主流实用技术。
国外TCR/TSC型的SVC装置从上世纪70年代投入商业运行以来，其装置集成技术、控制原理、设备制造技术已趋于成熟，是目前仍广泛使用的动态无功补偿设备[2]。
根据结构原理的不同，SVC技术又分为：自饱和电抗器型（SSR-Self-saturable Reactor）、晶闸管相控电抗器型（TCR -Thyristor Controlled Reactor）、晶闸管投切电容器型（TSC–Thyristor Switched Capcitor）、高阻抗变压器型（TCT）和励磁控制的电抗器型（AR）等[1]。
我国目前在TCR的SVC装置技术方面也趋于成熟，但是在更高电压等级变电站用超大容量SVC应用技术还有待研究[3，4]。
本文主要就是通过MATLAB仿真来研究500kV变电站用超大容量TCR型SVC装置来调节系统的无功，稳定系统的电压，从而达到提高电能质量的目的。
TCR型SVC装置主要由滤波、电容支路和TCR支路组成，其结构和接线如图1所示。
基于MATLAB的电力系统稳定器和静止无功补偿器对电力传输稳定性的仿真
静止无功补偿系统中的各种无功补偿器都是用无 功器件产生无功功率, 并且根据需要调节容性或感性 电流。 静止无功补偿的一个显著特点是依靠晶闸管等 电力电子器件完成调节或投切功能, 它们可以频繁的 调节和投切。其动作速度是毫秒级的, 远比机械设备的 速度要快[2, 3 ]。
SV C 基本功能是从电力网吸收或向电网输送可 连续调节的无功功率, 以维持装设点的电压稳定, 并有
近年来, 随着电力系统的扩容, 单机容量的增大, 许多大型发电机组都普遍采用快速励磁调节器和快速 励磁系统, 使得励磁系统时间常数大为减少, 从而减低 了系统阻尼, 这对输电线路较长、联系较弱的系统影响 较大, 使系统不断发生阻尼, 出现网络线低频震荡。 为 了抑制低频功率震荡的发生, 经过多年的研制及实践, 采用电力系统稳定器 (PPS) 能够取得良好的效果。
42
《电气开关》(2008. N o. 1)
文章编号: 1004- 289X (2008) 01- 0042- 03
基于M A TLAB 的电力系统稳定器和 静止无功补偿器对电力传输稳定性的仿真
孙晋超, 刘凯 (贵州大学 电气工程学院, 贵州 贵阳 550003 )
摘 要: 介绍了电力系统稳定器和静止无功补偿器的基本功能, 利用M A TLAB 对一个双机系统进行仿真, 分析 单相和三相短路故障时电力系统稳定器和静止无功补偿器对电压稳定性的影响 关键词: 电力系统稳定器; 静止无功补偿器;M A TLAB; 电力系统仿真 中图分类号: TM 44 文献标识码: B
4 利用M A TLAB 对双机系统结构传输稳定 性进行仿真
4. 1 搭建电力系统模型 图 1 为利用M A TLAB 进行仿真的双机系统结构
图[4], 两个电厂都有水轮机、励磁系统和电力系统稳定 器组成。
matlab 电力系统仿真 例程
matlab 电力系统仿真例程英文回答：MATLAB Power System Simulation Examples.MATLAB is a widely used software platform for power system simulation due to its robust capabilities and user-friendly interface. Here are a few common examples of power system simulations performed using MATLAB:Load flow analysis: This simulation helps determine the voltage and current distribution in a power system under steady-state conditions. It is used for planning, operation, and analysis of power systems.Transient stability simulation: This simulation assesses the dynamic behavior of a power system during sudden disturbances, such as faults or load changes. It helps ensure that the system remains stable after such events.Power flow optimization: This simulation optimizes the power flow through a power system to minimize losses, improve voltage stability, or reduce operating costs.Renewable energy integration: This simulation helps evaluate the impact of integrating renewable energy sources, such as solar and wind, into the power system.Microgrid modeling: This simulation investigates the performance and control of small-scale power systems, known as microgrids, which can provide localized and resilient power generation.MATLAB offers various toolboxes and capabilities for power system simulation, including:SimPowerSystems: A dedicated toolbox for modeling and simulating electrical power systems, including power generation, transmission, and distribution.Simulink: A powerful simulation environment formodeling dynamic systems, including power systems.Power System Blockset: A library of pre-built blocks for power system components, such as generators, transformers, and transmission lines.中文回答：MATLAB 电力系统仿真示例。
第8章MATLAB在高压直流输电及柔性输电中的仿真实例
作用
Voltage Regulator
电压调节，计算触发角
Gamma Regulator
计算熄弧角
Current Regulator
电流调节，计算触发角
Voltage Dependent Current Ord 根据直流电压值改变参考电
er Limiter
流值
Low AC Voltage Detection
A
A
A
B
B
B
C
C
C
phi = 80 deg. 3rd harm.
aA bB cC Brect
A
+
B
C
-
Rectifier
AC filters 50 Hz
600 Mvar
0.5 H
Rectifier Control and Protection
? More info
Read the Model properties for initialisation details
图8-5 滤波器子系统结构
图8-6 直流系统调节特性
8.1.4 HVDC系统的起停和阶跃响应仿 真
1)晶闸管在0.02s时导通，电流开始增大，在0.3s时达到最小稳 态参考值0.1p.u.，同时直流线路开始充电，使得直流电压为1.0 p.u.，整流器和逆变器均为电流控制状态。 2)在0.4s时，参考电流从0.1p.u.斜线上升到1.0p.u.(2 kA), 0.58s时 直流电流到达稳定值，整流器为电流控制状态，逆变器为电压 控制状态，直流侧电压维持在1p.u.(500kV)。 3)在0.7s时，参考电流出现-0.2p.u.的变化，在0.8s时恢复到设定 值。 4)在1.0s时，参考电压出现-0.1p.u.的偏移，在1.1s时恢复到设定 值。 5)在1.4s时，触发信号关断，使得电流斜线下降到0.1p.u.。
基于MATLAB仿真的无功补偿应用研究
在电力系统中 ， 采用无功补偿 的方式各种各 样， 需根据具体情况具体对待。随着技术的发展 ， 终端用户对电网供 电 电压的质量要求越来越来 高 ， 个系统 需要 保 持 有 功功 率 与无 功 功 率 的平 整 衡， 否则 将会 使系统 电压降低 ， 电气设备出力不 足， 网络传输能力下 降， 损耗增加 ， 严重时会导致 用 电设 备损 坏 。 因此 ， 进行 必要 的 无功 功 率 补偿 是必不 可少 的手段 …。 。
第３ ３卷
第 ２期
电力电容器 与无功补偿
Ｐ ｗ ｒ ａ ａｉ ｒ Ｒ ａｔｅＰ ｗ ｒ ｏ ｐｎａｏ ｏ ｅ ｐｃ ｏ ＆ ｅｃ ｖ ｏ ｅ ｍ ｅ ｓ ｉ Ｃ ｔ ｉ Ｃ ｔｎ
２１ ０ ２年 ４月
Ｖｏ ． ３ Ｎｏ ２ １３ ． Ａｐ ． ０１ ｒ２ ２
基 于 ＭＡ Ｌ Ｂ仿 真 的 无 功 补偿 应 用 研 究 ＴＡ
无功功率依然无法平衡 ， 仍然需要补偿无功功率。 ３ 当 ＣＳＬ ＞ｃｓ 时 ， ） Ｏ￣Ｄ ｏ 负荷所 需 的无功 功率 为 ＱＤ Ｌ ｔｎ ａｃｏＣＤ ， Ｌ＝ＰＤ×ａ （ｒｃｓＬ） 小于 系统 的无 功功
率 Ｑ ＝Ｐ ×ｔ （ ｒｃｓ 。但 因系 统 存 在 着 无 ａ ａｃｏ￣ ） ｎ 功损耗 Ａ 以及输 电线路 的充 电功率 、 压器无 Ｑ， 变 功功率 损耗 等多 方 面 因素 的影 响 ， 尚难 判 断 整个
系统的无功功率不可能 同时满足无功负荷 、 无功
线损及 变压器 无 功 损耗 的需 要 ， 因此 整个 系 统 的
波； ⑤不能达到全局最优点。
现今 ， ＴＡ ＭＡ Ｌ Ｂ软件 能给予 工程 技术人 员 、 在 校科研 人员一 个 研究 平 台 ， 以模 拟 电力 系 统进 可 行 仿真试 验 及 运 算 Ｊ 。并 且 通 过 人 为 设 置 不 同 的故障 点或无 功补 偿点 ， Ｍ Ｔ Ａ 用 Ａ Ｌ Ｂ软件 中的示 波器查 阅输 出的 运算 结 果 ， 量 结果 即为 该 点 的 测
MATLAB在静止无功补偿中的应用..
安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书第- 1 -页┊ ┊ ┊ ┊ ┊┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊摘 要本文主要介绍MATLAB 在静止无功补偿设计中的应用。
总结了几种常见的无功补偿装置，并比较了其优点及缺点。
研究了静止无功补偿器（SVC)在提高电网电压稳定性中的应用，对静止无功补偿器SVC 的功能进行了说明。
阐述了各种静止无功补偿技术的原理、优点、缺点以及其在电力系统中的应用情况。
阐述了一种TCR-TSC 型无功补偿装置（SVC)设计，对系统级模型进行理论分析，采用MATLAB 对模拟系统进行了仿真。
仿真结果表明加入SVC 装置的系统可以有效改善电网系统电压变化，能显著改善电网系统中电压质量。
关键词：静止无功补偿装置,功率因数，MATLAB 仿真第- 2 -页┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ABSTRACTThis paper describes the MATLAB application in the design of Static Var Compensator.It summarizes several common reactive power compensation,their strengths and weaknesses are compared.The application of static var compensator to improve voltage stability of power grid was studied. The function of static var compensator(SVC) was explained .The principle,advantageous and drawback of various static var compensator and there application in the electric system were expounded.A TCR-TSC static var compensator (SVC) is designed in this paper.It is theoretically Analysis the SVC system-level model. Then the model system is simulated by using MATLAB.The simulation results show that the SVC device can effectively improve the power system voltage changes can significantly improve the voltage quality in the grid system.Keywords ：Static Var Compensator(SVC)，Power factor ，MATLAB Simulation安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书第- 3 -页┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊目录1. 引言 (5)1.1课题背景.................................................................................................. 5 1.2国内外研究现状和研究意义.................................................................. 6 1.3论文工作介绍.......................................................................................... 9 2. 无功功率及无功补偿概述.. (10)2.1 无功功率............................................................................................... 10 2.2无功补偿的意义与作用........................................................................ 12 2.2.1无功补偿概述............................................................................. 12 2.2.2无功补偿的意义与作用............................................................. 12 2.3无功补偿基本事项.. (14)2.3.1 无功补偿的原则........................................................................ 14 2.3.2无功补偿的方式......................................................................... 14 2.3.4 配电网无功补偿存在的问题.................................................... 15 2.4无功补偿发展历程................................................................................ 16 3. 静止无功功率补偿器. (19)3.1概述........................................................................................................ 19 3.2 SVC 分类 ............................................................................................... 20 3.3 SVC 动态补偿原理 ............................................................................... 20 3.4 晶闸管相控电抗器（TCR ） (21)3.4.1 TCR 结构 .................................................................................... 22 3.4.2 TCR 的运行特性 ........................................................................ 23 3.5晶闸管投切电容器（TSC ） . (24)3.5.1 TSC 的结构 ................................................................................ 24 3.5.2TSC 的运行特性 . (25)4. MATLAB 仿真 (26)4.1 MATLAB 概述 ...................................................................................... 26 4.2仿真的必要性和优越性........................................................................ 28 4.3基于TCR 和TSC 仿真模型 . (29)4.3.1晶闸管控制电抗器仿真图......................................................... 30 4.3.2晶闸管投切电容器仿真图......................................................... 31 4.3.3 SVC 控制系统 ............................................................................ 32 4.4仿真分析及结论.................................................................................... 34 总结与展望.......................................................................................................... 36 致谢. (38)第- 4 -页┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊参考文献 (39)安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书第- 5 -页┊ ┊┊┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装┊┊ ┊┊ ┊订┊┊┊┊┊线┊ ┊ ┊ ┊┊ ┊ ┊┊┊ ┊┊ ┊┊┊┊┊ ┊ 1. 引言1.1课题背景在电力系统中，供电的质量、电网运行的安全可靠性和经济性是最根本的问题。
无功补偿MATLAB仿真
一课题的意义目的：• 为使学生能更好地了解无功补偿装置的特性,基于Matlab和电力电子知识，使学生加深对理论知识的理解,同时结合仿真验证所学知识。
二设计的来源及背景：• 随着电力系统中非线性用电设备，尤其是电力电子装置应用的日益广泛,电力系统中的谐波污染问题也越来越严重，而大多数电力电子装置功率因数较低，也给电网带来额外负担,并影响供电质量。
因此抑制谐波和提高功率因数已成为电力电子技术和电力系统研究领域所面临的一个重大课题,正在受到越来越多的关注.•解决电力电子装置产生的谐波污染和低功率因数问题不外乎两种途径：一种是装设补偿装置,如有源滤波器、无功功率补偿器等, 设法对谐波进行抑制和对无功进行补偿;另一种是对电力电子装置本身进行改进，使其不产生谐波也不消耗无功功率，或根据需要对其功率因数进行调节.后一种方法需要对现有电力电子设备进行大规模更新,代价较大，并且只适用于作为主要谐波源的电力电子装置，因此有一定的局限性.而前一种方法则适用于各种谐波源和低功率因数设备，并且方法简单，己得到广泛应用。
三无功补偿的作用：• （1)增加设备容量。
无功功率的增加，使总电流增大,以及视在功率增大，从而使发电机、变压器及其它电气设备容量增加。
• （2)设备及线路损耗增加。
无功功率增加,使总电流增大，因而使设备及线路的损耗增加。
• (3)使线路压降增大.如果是冲击性无功功率负载还会引起电压剧烈波动，导致供电质量严重降低。
• (4）功率因数降低,设备容量利用少。
四无功功率补偿的基本理论• 4。
1 无功功率补偿的基本原理• 补偿功率因数的方法有很多，下面仅以改善电压调整的基本功能为例，对无功功率动态补偿的原理作简要介绍。
• 图4。
la所示为系统、负载和补偿器的单相等效电路图.其中U为系统线电压；R和X分别为系统电阻和电抗。
设负载变化很小，故有△U 远小于U。
则假定R远小于X时，反映系统电压与无功功率关系的特性曲线如图2.1b中实线所示,由于系统电压变化不大，其横坐标也可换为无功电流。
基于MATLAB的电弧炉静止无功补偿装置设计与仿真研究
k= 6.13- 0.9 =0.85 6.13
补偿系数 ：
α=0.8 QTCR=99.67×0.8=80 Mvar
最大动态调节量 ： （ cos准≥0.94） 所需最大静 ② 提高系统平均运行功率因数 （ 按提高到 0.95 计算） ： 态基波无功补偿量 （ EAF） 电弧炉 ： 90MVA （ tancos- 10.8185- tancos- 10.95） Q1=90×0.8185× （ 0.702- 0.3286） =90×0.8185× 图2 供电系统示意图
EAF SVC Device Design and Simulation Research Based on MATLAB
WANG Meng, LI Xin
（ Shandong Rizhao College of Vocation and Technology, Rizhao 276826, China）
=27.5 Mvar 20MVA 精炼炉 ： Q2=20×0.86×(tancos- 10.86- tancos- 10.95） =20×0.86×0.26 =4.5 Mvar
则 2 台电 炉 的 功 率 因 数 提 高 到 0.95 所 需 的 容 性 基 波 补 偿容量为 ：
系 统 主 要 技 术 参 数 ：SVC 挂 接 电 压 等 级 ：35kV 母 线 ； 公 共连接点 （ PCC 考核点） ： 总降 220kV 母线 。 公共连接点短路 ， 基准容量 Sj=100MVA 。
1
静止无功补偿装置的补偿原理
图1 静 止 无 功 补 偿 装 置 是 20 世 纪 70 年 代 初 发 展 起 来 的 新
SVC 单相等效接线图
技术 ， 它是一种利用电容器和各种类型的电抗器组成的无功 补偿装置 ， 不依靠有触点开关来实现无功功率的平滑控制 [4]。 它 主 要 有 以 下 几 种 ： 饱 和 电 抗 器 型 SVC- SR[5] （ Saturated Re-
基于MATLAB的混合型有源电力滤波器无功补偿仿真分析
Ｆ ｉ ｇ ｕ ｒ ｅ １ Ｔｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｓ ｈ ｕ ｎ ｔ ｈ ｙ ｂ ｒ ｉ ｄ ａ ｃ ｉ ｔ ｖ ｅ ｐ ｏ ｗｅ ｒ
ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ
变器 、 输 出谐 波 器 以 及耦 合 变 压 器组 成 ， 它 是 混合 装
置 的核 心部 分 。 混合 有 源 电力 滤波 器作 为一 种非 线性 与强耦 合 的复杂 控制 系统 ， 在设 计 和制作 试 验装 置前 对 其进 行仿 真研 究是 非常 必要 的 ， 可 以通 过 对一 些重 要 控制 参数 进行 调整 而得 出不 同 的仿真 结果 。 本 文 提 出一种 先 把 无 源滤 波 器 与有 源 电力 滤波 器 进 行 串联 之后 再 将 它 们 同非 线 性 的 负载 并 联 的混 合 型滤 波方 案 。 这样 既可 以消除无 源滤 波器 与有 源 电 力 滤波 器各 自的不 足 ，又 可 以充分 发挥 它们 的优 点 ， 即在减 少有 源 电力滤 波器 容量 的 同时 。 又解 决 了绝缘 的问题 。 并 联混 合 型有 源 电力 滤波 器 的系统 构成 如 图
对 负 载谐 波 源 的 主要 谐 波分 量 设 计 的 ，其 由 ５次 、 ７
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ７ — ２ ６
作 者简介 ： 郭志波 （ １ ９ ６ ３ 一） ， 男， 工程师 ， 从 事 变 电 所 改 扩 建 及 生产运行管理工作。
次、 １ １次单 调谐 滤波 器 构成 ， 可 滤 除含 量 中 比较 突 出 的谐 波 。 从 而减 少有 源 电力滤 波器 的容量 。有 源 电力
矿井直流提升机TCR无功补偿系统的MATLAB仿真
第16卷 第5期2006年9月 黑 龙 江 科 技 学 院 学 报Journal of Heil ongjiang I nstitute of Science &Technol ogy Vol .16No .5 Sep.2006文章编号:1671-0118(2006)05-0285-04矿井直流提升机T CR 无功补偿系统的MAT LAB 仿真王雪丹1,2, 赵田丽1, 刘芳霞1(1.黑龙江科技学院电气与信息工程学院,哈尔滨150027;2.中国矿业大学电气与信息工程学院,江苏徐州221008)摘 要:由于煤矿系统无功补偿和谐波污染问题日趋严重,设计了以矿井直流提升机为负载的T CR 无功补偿系统。
研究了TCR 的工作原理,主电路联结特点,确定了各滤波器参数,并利用MAT LAB 仿真软件对无功补偿系统进行了仿真。
仿真结果验证了设计的正确性,滤波效果良好,总谐波畸变率满足《公用电网谐波》标准的要求,为煤矿中的实际应用提供了理论基础。
关键词:TCR;无功补偿;谐波;仿真 中图分类号:T D534;TP391.9文献标识码:AS i m ul a ti o n of TCR reacti ve powe r compensa ti o n w ithMAT LAB f o r m i ne DC e l eva t o rWAN G X uedan1,2, ZHAO Tianli 1, L I U Fangxia1(1.College of Electrical and I nf or mati on Engineering,Heil ongjiang I nstitute of Science and Technol ogy,Harbin 150027,China;2.College of I nf or mati on and Electrical Engineering,CUMT,Xuzhou 221008,China )Abstract:Due t o the p r oble m of reactive power compensati on and har monic polluti on becom ing seri 2ous in m ine syste m ,T CR reactive compensati on syste m for l oad of m ine DC elevat or was designed .The operati on p rinci p le of T CR and the connecti on characteristics of main circuit were researched .The values of each filter were defined and the reactive compensati on syste m was si m ulated with MAT LAB.The si m u 2lati on results verified correct of the design .The filtering effects were satisfied and the Total Har monic D ist orti on meets the har monic standard of public grid .This p r ovides the theory basis of its p ractical app li 2cati on in m ine .Key words:T CR;reactive power compensati on;har monic;si m ulati on 收稿日期:2006-06-08 基金项目:黑龙江省教育厅骨干教师资助项目(1052G039)0 引 言随着电力电子技术的发展,各种大功率电力电子装置广泛应用于煤矿中。
基于MATLAB动态无功补偿仿真研究
压 。 与 Ｕｓ 同相 ， 在 一个 角度 差 ８， ＶＧ 从 系统 吸 收 有 功 功 Ｕ． 不 存 Ｓ
率 ， 偿 内部 损 耗 ， 补 使得 Ｓ Ｇ 装 置 中 电容 上 的 电压 得 以维 持 。 Ｖ Ｓ Ｇ 有 两 种 工 作 状 况 ， 即 容性 工 况 和 感 性 工 况 ， Ｖ ８为 Ｕ 与 ．功 率 。Ｓ Ｇ 从 系 统 吸 收 容性 或感 性 无功 功 率 的计 算 公 式 为 ： Ｖ
Ｑ：
／ ｆ
ｓ｜ ｎ蚕
其 中， 为 Ｓ Ｇ 吸收 的总 的无功功率 ，ｓ 系统相 电压 ， Ｑ Ｖ Ｕ 为 当 ８ ０时 Ｑ＞ Ｓ Ｇ 吸 收 感 性 无 功 功 率 ； ８ ０时 ， Ｏ Ｓ Ｇ ＞ ０， Ｖ 当 ＜ Ｑ＜ ， Ｖ 吸 收 容性 无 功 功 率 。 过 控 制 ８的 方 向 ， 以在 系 统 无 功 不 足 时 通 可
《 业 控 制 计 算 机 》 ０ ０年 第 ２ 工 ２ １ ３卷 第 １ ２期
基于 ＭＡ Ｌ Ｔ ＡＢ动态 无功补偿 仿真研究
Ｓ ｍ ｕａ ｉｎ ｉ ｌｔ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｎ ｍ ｉ Ｒ ａ ｔ ｅ Ｐ ｗｅ ｏ ｓ ａ ｃ ｆ Ｄｙ ａ ｃ ｅ ｃ ｉ ｏ ｒ Ｃｏ ｐ ｎ ａ ｉ ｎ Ｂａ ｅ ｎ ＭＡＴ ＡＢ ｖ ｍ ｅ ｓｔ ｓ ｄ ｏ ｏ Ｌ
Ｕ。 位 差 ， Ｕ。滞 后 Ｕ． 正 ， 等 效 电 抗 器 的阻 抗 角 ， 为 等 相 以 为 为 Ｕ
仿 真研 究 ， 果表 明这 种 方 法 能 够 快 速 准 确 地 补 偿 系 统 无 功 ， 结 保
持 系统 稳 定 。
１ ＳＶＧ 基 本 原 理
matlab 静止无功补偿器元件
一、介绍MATLAB（Matrix Laboratory）是一种用于算法开发、数据分析、可视化和数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。
在电力系统中，MATLAB可以被广泛应用于分析、设计和仿真电力电子设备，包括静止无功补偿器元件。
二、静止无功补偿器静止无功补偿器（Static Var Compensator，SVC）是一种用于电力系统的设备，其主要功能是通过改变接连的无功电流或电压来实现系统的无功功率补偿。
SVC的主要元件包括电容器和可控电抗器。
三、电容器1. 电容器的作用电容器是SVC中的重要元件之一，其作用是提供无功功率补偿。
当电网中的负载需要较高的无功功率时，电容器可以通过储存和释放电能来提供所需的无功功率。
这种能够主动调节的特性使得电容器成为SVC的关键组成部分。
2. 电容器的数学建模在MATLAB中，可以利用电路方程和电容器的特性参数来建立电容器的数学模型。
这包括电容器的电压-电流特性、频率响应、损耗等方面的参数，并可以用于SVC的整体仿真。
四、可控电抗器1. 可控电抗器的作用可控电抗器是SVC中另一个重要的元件，其主要作用是根据系统的需求来调节电抗值，从而实现精确的无功功率补偿。
可控电抗器可以根据控制信号动态地调节其阻抗，从而满足系统的无功功率需求。
2. 可控电抗器的控制策略在MATLAB中，可以利用不同的控制策略来设计可控电抗器的控制器。
可以采用基于PID控制的方式来实现电抗器的动态无功功率补偿，也可以采用基于模型预测控制（MPC）的方法来实现更精确的控制。
五、SVC的整体仿真1. 建立SVC的模型在MATLAB中，可以将电容器和可控电抗器的数学模型组合起来，构建SVC的整体仿真模型。
这包括建立系统的电路方程、控制器的设计以及系统的稳定性分析等方面。
2. 进行仿真分析利用MATLAB的仿真工具，可以对SVC的整体性能进行分析和评估。
这包括系统在不同工况下的无功功率补偿能力、系统的动态响应特性以及系统的稳定性等方面。
基于MATLAB的混合型有源电力滤波器无功补偿仿真分析
基于MATLAB的混合型有源电力滤波器无功补偿仿真分析郭志波;周贵锁;王深【摘要】Simulation model was established for the shunt hybrid active power filter using MATLAB simulation tools and simulation anal-ysis of simulation parameters on each component of the system was conducted. The results show that the hybrid active power filter can effectively eliminate harmonic and compensate reactive power, and it is feasible and effective.%利用MATLAB仿真工具建立并联混合型有源电力滤波器的仿真模型，对系统各环节进行仿真参数的设置与仿真分析。
结果表明，该混合型有源滤波器能够很好地抑制谐波和补偿无功功率，具有可行性和有效性。
【期刊名称】《农业科技与装备》【年(卷),期】2013(000)009【总页数】4页(P43-46)【关键词】有源滤波器;混合型;谐波抑制;仿真;分析【作者】郭志波;周贵锁;王深【作者单位】国网辽阳县供电公司，辽宁辽阳 111200;国网辽阳县供电公司，辽宁辽阳 111200;国网辽阳县供电公司，辽宁辽阳 111200【正文语种】中文【中图分类】TN713.8目前，有源电力滤波器（APF）在提高电能质量方面的应用越来越广泛，其能有效解决三相终端电压调节及波动抑制，进一步改善电压平衡和消除谐波等问题。
并联型有源电力滤波器作为补偿装置对谐波补偿来说是更加合适的选择，然而其也存在一些明显不足；串联型有源电力滤波器在试验研究中能很好地补偿谐波电压、抑制闪变以及保持电压尽可能平衡，但目前还没有进入实际应用；统一电能质量虽然能够比较不错地补偿电压及电流，但由于其本身在制作当中所需要的容量较大，增加了使用成本，进而使其应用受到了很大限制。
运用MATLAB优化工具箱对某电网进行无功优化
1.引言1.１选题的背景和意义随着社会的加速发展，电力负荷快速增加，电网的经济运行受到了电力部门的重视，电力系统无功优化是降低有功损耗，提高电压合格率的有效手段。
通过对电力系统无功电源的合理配置和对无功负荷的最佳补偿，不仅可以提高系统运行的稳定性，而且可以使电力系统安全经济运行。
电力系统的无功优化具体有以下主要意义[1]。
(1)改善系统电压分布，保证电能质量；在电力系统中，母线电压是与系统无功密切联系的，用电设备所消耗的无功功率，大致与电压的平方成正比。
因此，无功过剩将造成母线电压升高，而无功缺乏势必造成电压降低。
对于发电机来说，机组总的视在功率是一定的，输出有功功率大，则相应无功功率减小，此时系统电压就要降低。
无功出力不足或过剩直接影响到母线电压及整个系统无功潮流分布。
各级电压母线无功缺乏，将产生无功功率的大量流动，由于无功功率从电源点向负荷侧的大量流动，因而占用了变压器及线路的传输容量，使变压器及线路的有功出力受到影响，传输效率降低。
因此，只有合理分配无功功率，达到无功功率平衡，才能改善系统电压分布，保证电能质量。
(2)降低系统有功损耗，节约系统运行费用；当前，电力系统运行的一个重要问题是系统的经济运行。
在电价基本稳定的前提下，电力系统需要认真考虑如何降低运行成本，以达到经济运行、提高效益的目的。
系统网损对运行成本起到至关重要的作用，网损的大小很大程度受到无功的影响；由于无功的影响，传输同样的有功而电流增大，引起有功网损增加。
当电网参数已定时，改变通过电网的有功及无功功率分布，可以达到调整电压的目的，但系统内有功功率的分布，关系到用户的要求及各个电厂的经济出力等问题，不能随时调整，故通常是通过改变系统内的无功功率分布来实现减少压降的目的；而线路两端压降减少则流过线路的损耗减少。
因而系统无功功率的分布、平衡问题直接关系到系统的电压质量，关系到网损大小即关系到电力系统经济运行。
因此，使电网无功潮流分布达到最优，即系统网损最小、电网运行最经济，是无功优化分析的最主要目标。
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3. 静电电容器 (FC，Fixed Capacitor)
并联电容器的补偿原理是产生超前电流来补偿负
载产生的滞后电流。供给的无功功率QC值与所在节点
电压的平方成正比，即
QC=U 2/XC
• 优点：静电电容器的装设容量可大可小，既可集中使用， 又可分散安装。且投资费用较小，运行时功率损耗亦较小， 维护也较方便。
一、无功功率损耗
1．变压器的无功损耗
QLT
Q0
QT
U 2BT
S U
2
XT
I0% 100
SN
Uk %S 2 100SN
UN U
2
假定一台变压器的空载电流I0%=2.5，短路电压Uk%=10.5，
在额定满载下运行时，无功功率的消耗将达额定容量的13% 。如果从电源到用户需要经过好几级变压，则变压器中无 功功率损耗的数值是相当可观的。
SVC的无功功率输出 （单位p．u．），正 值为感性
图8-14 SVC模块功率数据参数设置对话框
图8-15 SVC模块控制参数设置对话框
图8-16 SVC控制系统框图
图8-17 具有并联补偿设备的简单系统
8.2.3 SVC系统的仿真模拟
1)0~0.2s时电压源幅值为1.0p.u.。 2)0.2~0.5s时电压源幅值为0.94p.u.。 3)0.5~0.8s时电压源幅值为1.06p.u.。 4)0.5~1.0s时电压源幅值为1.0p.u。
8.2.1 8.2.2 8.2.3
SVC的基本结构与工作原理 Simulink中的SVC模块介绍 SVC系统的仿真模拟
图8-11 SVC原理图
8.2.2 Simulink中的SVC模块介绍
1. SVC模块的基本功能 2. SVC模块的控制系统
图8-13 SVC模块示意图
信号序号 1~3
4 5
图1 静止无功补偿器的原理图
(a)可控饱和电抗器型；(b)自饱和电抗器型； (c)可控硅控制电抗器型； (d) 可控硅控制电抗器和可控硅投切电容器组合型
晶闸管控制电抗器(TCR+FC)的仿真实例
补偿前电压 电流
触发角=90
触发角=120 触发角=140 触发角=180
静止无功补偿器(SVC)的仿真实例
A
aA
N
B
bB
C
cC
110 kV
Ui
A
A
aA
B
B
bB
C
C
cC
L = 50km
Uj
A B SVC m C
SVC (Phasor type)
2 <B (pu)> <Vm (pu)> <Q (pu)> Bus
Selector
B1 pu/100 MVA V1
Bactual Bcontrol (pu/100 MVA)
第8章 MATLAB在电力系统无功补偿中 的应用实例
无功功率和电压分布之间的关系
无功损耗 ﹥﹥有功损耗;
U PR QX U
电压降受无功功率的影响较大;
无功功率的流动从Uh→UL
由上可以看出：维持电压稳定，应该尽量减少无 功的传输，采取就地平衡。
电力系统的无功功率平衡
•电压是衡量电能质量的重要指标。 •电力系统的运行电压水平取决于无功功率的平衡。 •系统中各种无功电源的无功出力应能满足系统负荷 和网络损耗在额定电压下对无功功率的需求，否则 电压就会偏离额定值。
二、无功功率电源
•电力系统的无功功率电源有发电机、同步调相机、静 电电容器及静止补偿器，后三种装置又称为无功补偿 装置。
1. 发电机
发电机在额定状态下运行时，可发出无功功率：
QGN SGN sin N PGN tg N
2. 同步调相机
•同步调相机相当于空载运行的同步电动机。 •它能根据装设地点电压的数值平滑改变输出（或吸 取）的无功功率，进行电压调节。 •同步调相机常安装在枢纽变电所 。 •同步调相机是早期的无功补偿装置的典型代表。但 是它运行维护复杂, 有功功率损耗较大, 不能对快速 变化的负载进行补偿, 目前已经很少使用。
4. 静止补偿器Static Var Compensator—— SVC）
•静止补偿器由静电电容器与电抗器并联组成
•电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率， 两者结合起来，再配以适当的调节装置，就能够平 滑地改变输出（或吸收）的无功功率。
优点：快速平滑地调节无功功率，克服了电容器作 为无功补偿装置只能作电源不能作负荷、调节不连 续的缺点；与同步调相机相比较，静止补偿器运行 维护简单、功率损耗小，能做到分相补偿以适应不 平衡的负荷变化，对于冲击性负荷也有较强的适应 性，因此在电力系统中得到越来越广泛的应用。
2．输电线路的无功损耗
QL
P12 Q12 U12
X
P22 Q22
U
2 2
X
QB
B 2
(U12
U
2 2
)
线路的无功总损耗为
QL
QB
P12 Q12 U12
X
U12
Uபைடு நூலகம்
2 2
2
B
一般情况下，35kV及以下系统消耗无功功率； 110kV及以上系统，轻载或空载时，成为无功电源 ，传输功率较大时，消耗无功功率。
Vactual Vm (pu)
Scope
A B C
Phasors pow ergui
Signal Processing
10 MW
Vabc_1 From
Mag abc
Pha
Sequence Analyzer (Phasor Type)
Scope1
图8-18
图8-19 仿真结果图
图8-20 未加SVC装置和加装SVC
缺点：当节点电压下降时，它供给系统的无功功率也将减 小，导致系统电压水平进一步下降；电容器分组投切，非连 续可调。容易和系统发生谐振，不仅危害电容器本身，而且 会危及电网中的电气设备，严重的时候会造成损坏，甚至破 坏电网的正常运行。
并联电容器的仿真实例
补偿前电压 电流
补偿后电压 电流
补偿前功率 补偿后功率
5.静止无功发生器 （Static Var Generator ——SVG）
6
表8-5 SVC模块的输出信号
信号组 Power Iabc (cmplx)
Control
信号名称 Ia(pu) Ib(pu) Ic(pu)
Vm (pu)
Control
B (pu)
Control
Q (pu)
定义 输入SVC的相电流Ia、 Ib、Ic，单位p．u．
测量到的正序电压 （单位p．u．）
SVC的电纳输出（单 位p．u．），正值为 容性