静止无功补偿技术STATCOM
静止同步补偿器(STATCOM)技术的应用及发展现状
浅谈STATCOM技术的应用及发展现状戚莹莹，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（Static Synchronous Compensator，STATCOM ）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。
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。
2 STATCOM 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-sourced inverter，VSI）。
图1 用以简单说明基于VSI的STATCOM的工作原理。
静止无功补偿器STATCOM在电力系统中比较分析
２ ． ３ ． １并联 电容器 （ 或电抗器 Ｆ Ｃ） 并 联 电容 器 （ 或 电抗 器 Ｆ Ｃ） 是 通 过 断 路
器 来 进 行控 制 的 ， 同 时 利 用 电抗 器 或 者 电容 器
４结束语
由于 Ｓ Ｔ Ａ Ｔ Ｃ Ｏ Ｍ 的优 点 很 多， 因而 ，新
时期 的无功 功率 补偿 装置 的发 展趋 势就 是将 Ｓ Ｔ Ａ Ｔ Ｃ ＯＭ 当成一种 新型的无功功 率补 偿调节 装置 ，丽 Ｓ Ｔ Ａ Ｔ Ｃ ＯＭ 已经逐步成为 国际电力行 业的重要研究课题 。然而 ，依然存在一些 因素 （ １ ）和 电力系统对无 功容量的要求相 比， 逆变器的容量还不够大 ，如今 ，只有采 用先进
闸管投切 电容 器 （ Ｔ Ｓ Ｃ ）、磁 阀式可控 电抗器 制 约 Ｓ Ｔ Ａ Ｔ Ｃ ＯＭ 的发 展 ，其 中包 括 ： 具有如下特点 能适应 负荷变化 比较快 的场合
响应时间短 ，约为 １ ０ ｍｓ 。
的技术、有效消除谐波与提高 电压等级 、链式
连接技术和多 电平技术来提高逆变器容量 。
电子技术 ・ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
静 止无功 补偿器 Ｓ Ｔ Ａ Ｔ Ｃ Ｏ Ｍ 在 电力系统 中比较分析
文／ 王 杰
就 可以得到交变的电压波。在去除里面的谐波 最 终使 得输 电线 路稳 态传输 功率 极 限得 以提
现 如 今 ， 电 力 系 统 的 规 模 越 来越 大，电 力电 子技 术 的发展 速 度 也 在 不 断加 快 ，Ｓ Ｔ Ａ Ｔ Ｃ Ｏ Ｍ以其 独 特 的性 能成 为 了新 时期 的无 功补 偿装 置 。本 文主要 介 绍静 止 无功 补偿 器Ｓ Ｔ Ａ Ｔ Ｃ Ｏ Ｍ基 本 原 理 、 技 术 特性及其优越性相 关内容 。
statcom原理及控制方法
1、前言静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator, STATCOM)，是目前最先进的无功补偿技术，近年来随着电力电子开关技术的进步而逐渐兴起。
STATCOM 的原理是利用全控型大功率电力电子器件构成可控的电压源或电流源，使其输出电流超前或滞后系统电压90 ，从而对系统所需的无功进行动态补偿。
早期有文献称之为静止无功发生器(Static Var Generator, SVG) 。
利用电力电子变流器进行无功补偿的可能性虽然早在20 年前就已经为人们所认识，但限于当时电力电子器件的耐压和功率水平，无法制造出输电系统中具有实用价值的装置。
直到近年来，尤其是高压大功率的门极可关断晶闸管GTO 的出现，才极大的推动了STATCOM 的开发和应用。
STATCOM 是并联型FACTS 设备，它同基于可控电抗器和投切电容器的传统静止无功补偿器SVC 相比，性能上具有极大的优越性，越来越得到广泛的重视，必将取代SVC 成为新一代的无功电压控制设备。
目前，世界上已有多台投入运行的大容量STATCOM 装置，如表1-1 所示。
由此可见，目前为止国际上只有美、日、德、中、英等少数几个国家掌握了STATCOM 的应用开发技术。
2006 年 2 月28 日，由上海电力公司、清华大学、许继集团公司等单位共同研制的±50Mvar STATCOM 在上海黄渡分区西郊变电站并网试运行。
表1-1 国内外已在输电系统投运的STATCOM 装置（UPFC 并联部分为STA TCOM）表1-1 中除最后一项外，全部采用了变压器多重化的主电路方案，主电路拓扑为图1-1。
变压器多重化方式可成倍增加装置容量并降低输出谐波。
然而，多重化变压器的引入带来了很多问题：首先，它的价格非常昂贵，约为成本的1/3～1/4；其次，它使装置增加了50％左右的损耗和40％左右的占地面积；第三，变压器的铁磁非线性特性给控制器设计带来了很大的困难，同时也是引发装置故障的重要原因。
无功补偿技术的比较研究
无功补偿技术的比较研究无功补偿技术是电力系统中常用的一种技术手段，广泛应用于电力传输和分配过程中。
本文将对当前常见的三种无功补偿技术进行比较研究，包括静态无功补偿、动态无功补偿和混合无功补偿技术。
一、静态无功补偿技术静态无功补偿技术是通过静止性电子器件实现的无功补偿。
常见的静态无功补偿技术包括静态无功补偿装置（SVC）和静态同步补偿装置（STATCOM）。
SVC通过可控硅器件来实现电容和电感的不同接入方式，并通过控制这些器件的导通使无功功率补偿装置进行补偿。
STATCOM则通过采集电网电压的信息，在电源侧通过控制逆变器输出的电流来补偿无功功率。
静态无功补偿技术具有调节速度快、无功补偿效果好的特点，尤其适合对系统电压稳定性要求较高的场合。
然而，静态无功补偿技术的造价较高、容量限制较大，因此在大型电力系统中应用较多。
二、动态无功补偿技术动态无功补偿技术是通过旋转机械设备实现的无功补偿。
常见的动态无功补偿技术包括同步电动机无功补偿装置（SVC）和风力发电机组无功补偿装置。
同步电动机无功补偿装置通过调节同步电动机的励磁电流来实现无功功率的补偿。
它具有快速响应、无功补偿效果好等特点，但是同步电动机的容量相对较大，造价较高。
风力发电机组无功补偿装置则通过调节风力发电机组的功率特性，实现无功功率的补偿。
它具有无需外部电源、容量可调节等优点，但在风电系统中的应用场景有限。
三、混合无功补偿技术混合无功补偿技术是将静态和动态无功补偿技术相结合的一种补偿方式。
常见的混合无功补偿技术包括STATCOM与风力发电机组的组合、SVC与同步电动机无功补偿装置的组合等。
混合无功补偿技术通过充分发挥静态和动态无功补偿技术的优势，提高了无功补偿的效果和灵活性。
它既能提供快速响应的能力，又能在容量限制方面更加灵活。
然而，混合无功补偿技术的内部机构复杂，控制难度较大。
总结：静态无功补偿技术、动态无功补偿技术和混合无功补偿技术各有其优缺点。
静止式动态无功补偿器(STATCOM)拓扑结构研究的开题报告
静止式动态无功补偿器(STATCOM)拓扑结构研究的
开题报告
1、研究背景和意义
静止式动态无功补偿器(STATCOM)是一种新型的柔性交流输电技术，能够有效地解决电网的无功问题和电压稳定问题，使电网变得更加稳定
和可靠。
因此，STATCOM的研究对于提高电网的稳定性和可靠性具有重要的意义。
当前，国内外对于STATCOM的研究越来越多。
针对STATCOM的控制策略、模型建立、拓扑结构等方面进行了深入的研究。
但是，目前还
存在一些问题，如何将STATCOM的性能进一步提高，如何从拓扑结构上对其进行优化等等。
2、研究内容和方法
本研究的主要内容是对于STATCOM拓扑结构的研究，主要包括以
下方面：
1）分析现有的STATCOM拓扑结构，对其进行分类，并对其进行优化分析；
2）运用MATLAB/Simulink等软件进行仿真分析；
3）对优化后的拓扑结构进行实验验证，对比分析拓扑结构优化前后的性能差距。
3、研究计划和进度安排
1）第一年：分析现有的STATCOM拓扑结构，并进行优化分析；
2）第二年：进行仿真分析，验证拓扑结构的优化效果；
3）第三年：对优化后的拓扑结构进行实验验证，进行性能差距的分析。
4、研究预期结果
本研究的预期结果为：
1）对现有的STATCOM拓扑结构进行分类，并对其进行优化分析；2）提出拓扑结构的优化方案，提高其性能；
3）通过仿真和实验验证，对比分析结构优化前后的性能差距。
并联静止补偿器SVC和STATCOM
可控并联补偿能有效支撑电压，提高输电能力，增强 暂态稳定性。 中点电压调节能显著提高暂态稳定裕度。 实际并联补偿器容量问题。
7
1 并联补偿目的4：阻尼功率振荡
电力系统欠阻尼，小扰动导 致整个机电系统乃至输电功 率振荡。 阻尼功率振荡：发电机加 速，需增大输电功率；发电 机减速，需减小输电功率。 容性无功为正，感性无功为 负，Bang－Bang工作模式与 连续可调工作模式。
15
V 4 sin cosn n cos sin n I Ln 2 n n 1 L
2 可控无功产生方法：变阻抗型（TCR、TSR）
方法1：m 个TCR并 联，其中 1个触发 延迟角控 制，其它 TSR开关 顺序控制
2 可控无功产生方法：变阻抗型（FC＋TCR）
同步定时 电路： PLL； 把无功电 流（导纳） 变换为触 发角：模 拟和数字 方法； 计算所需 的基波电 抗电流； 24
产生SCR触发脉冲：磁耦合或光触发。
2 可控无功产生方法：变阻抗型（FC＋TCR）
FC＋TCR相当于提供可变的无功导纳，产生可变的无功补偿电流，其V －I工作区见上图，同样受电压、电流耐量的限制； 动态性能与TCR的触发角控制有关，存在传输延时Td； 单相TCR，平均传输延时Td＝T/2，三相6脉冲TCR，平均传输延时Td＝ T/3，三相12脉冲TCR，平均传输延时Td＝T/6 。 1 Td s 25 G s ke k 1 Td s
8
1 并联补偿目的：对补偿器的要求
在所有工况下，补偿器都必须与交流电力系统同步 运行，故障清除时，补偿器必须能立即再次捕获同 步运行； 补偿器必须能按照系统要求进行电压调节以支撑端 电压、提高暂态稳定性、阻尼功率振荡； 双机系统的最佳无功补偿位置是其中点，而单机系 统的最佳无功补偿位置是其负载端； 不同无功补偿方法的功能特性、响应时间、投资费 用、运行成本、安装要求和损耗各有不同。
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
4静止无功补偿技术_STATCOM
主要内容无功补偿技术的发展 静止无功补偿器（SVC ）技术 静止同步补偿器（STATCOM ）技术一、无功补偿技术的发展补偿方式——动态补偿/静态补偿：是从补偿原理上来讲的。
动态补偿是指补偿电流能自动跟随负荷无功电流的变化而连续变化；静态补偿是指补偿容量在相对比较长的一段时期内（譬如1min以上）是固定不变的。
补偿装置——静止补偿器/机械开关式补偿器：是从补偿装置的调节机构来讲的。
静止补偿器（装置）是指补偿装置的调节机构中没有机械运动部件，譬如SVC、SVG、STATCOM等。
一般而言，静止补偿器属于动态补偿。
两个基本概念⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧有源型无源型按原理划分串联型并联型按结构划分基本类型无功补偿装置的基本类型无功补偿技术的进展慢速无功设备快速无功设备第一代机械开关投切断路器延迟MSC/MSR晶闸管相控开关第二代2 -3 周波SVCPWM 调制开关GTO, IGBT, IGCT第三代1-2 周波STATCOM无关有关有关有关补偿性能与系统阻抗较小较高无负荷时较小无负荷时较高功率损耗小大无无谐波发生量平滑调节平滑调节有级投切有级投切补偿方式快较快快慢响应特性+Q LD ~ -Q LD+Q LD ~ -Q LD Q LD ~0Q LD ~0补偿范围Q VSI = Q LDQ C =Q L =Q LDQ C = Q LD Q C = Q LD 额定容量GTO、IGBT 晶闸管晶闸管接触器、断路器开关器件STATCOM TCR型SVC TSC型SVC FC 固定电容器项目无功补偿装置技术性能的比较DSTATCOM 的特点z响应时间快。
受电容器放电时间所限制，自动投切电容器组装置的响应时间需要几秒钟；SVC的响应时间约为20~100ms；STATCOM装置补偿响应时间可达5ms以内，真正实现动态补偿。
抑制电压闪变或跌落。
STATCOM装置可以有效的抑制电压闪变或跌落。
z 连续补偿，功率因数接近于1.0。
STATCOM静止无功补偿装置在上海地区的应用
STATCOM静止无功补偿装置在上海地区的应用STATCOM静止无功补偿装置是一种基于功率电子技术的高性能、智能化静态补偿装置，主要用于电网电压控制和电力无功补偿。
在上海地区，由于地区工业化程度高、电网负载较大等因素，STATCOM静止无功补偿装置被广泛应用于电网管理中，该装置的应用效果显著。
首先，STATCOM静止无功补偿装置能够提高电力系统稳定性。
在电网运行过程中，容易出现电压不稳定、电压波动等问题，导致电网负荷不能稳定运行，进而引发电力事故。
STATCOM静止无功补偿装置能够利用电力电子技术进行电压控制，使得电压能够稳定控制在合理范围内，提高电力系统稳定性，确保电网安全运行。
其次，STATCOM静止无功补偿装置能够改善电力能源利用效率。
在交流输电过程中，由于电抗、电阻等因素，会导致电力能量损失和电网资产浪费。
STATCOM静止无功补偿装置可以有效地消除电力传输中的无功功率，提高电力系统的有功功率因数，减少电能损失，提高电力利用效率，降低电力成本。
最后，STATCOM静止无功补偿装置能够改善电力质量。
在传统电力系统中，容易发生电力质量问题，如电压波动、谐波等，这些问题会对电力设备的正常运行产生负面影响，严重时还会导致电力系统瘫痪。
STATCOM静止无功补偿装置可以通过电力电子技术实现电力质量控制，有效地消除电网中的谐波、波动等问题，保证了电力质量的稳定和可靠。
综上所述，STATCOM静止无功补偿装置在上海地区的应用是非常必要的。
通过提高电力系统稳定性，改善电力能源利用效率和电力质量，确保电网安全高效运行，符合上海地区电力发展的需求。
未来，随着电力产业的不断发展，STATCOM静止无功补偿装置的应用将会更加普及，为电力事业发展做出更大贡献。
STATCOM基本原理介绍
STATCOM基本原理1 STATCOM基本原理STATCOM(Static Synchronous Compensator，简称STATCOM，国内又称为静止同步补偿器)，是新一代动态无功补偿领域最新技术应用的代表，当用在配电网时，也称为DSTATCOM。
STATCOM并联在电网中，相当于可变的无功电流源，其无功电流可以灵活控制，自动补偿系统所需要的无功功率。
一方面有效的解决了谐波干扰投切并联电容器装置的问题，另一方面，可根据用户实际要求抑制或治理谐波，改善电能质量。
将电压源型逆变器(Voltage Sourced Converter，简称VSC)，经过电抗器或者变压器并联在电网上，通过调节逆变器交流侧输出电压的幅值和相位，迅速吸收或者发出所需要的无功功率，实现快速动态调节无功的目的。
作为有源型补偿装置，不仅可以跟踪补偿冲击型负载的冲击电流，而且也可以对谐波电流进行跟踪补偿。
2 STATCOM技术特点IGBT型补偿装置STATCOM相对于传统的固定电容器补偿、机械开关投切电容器、晶闸管投切电容器为主要代表的补偿方式，有着无可比拟的优势。
1、具备抗谐波功能，更保障系统安全STATCOM是可控电流源，只补偿基波无功电流，系统谐波电流不会造成补偿设备损坏，使其寿命延长、维护工作量少。
同时避免电容器组可能造成的谐波放大，防止系统其他设备及补偿设备因谐波过电压而损坏。
2、动态连续平滑补偿,更高的响应速度，使对电压闪变的补偿效果更好STATCOM可跟随负载变化，动态连续补偿功率因数，可以发无功，也可吸收无功，彻底杜绝了无功倒送的情况。
3、能够解决负荷的不平衡问题4、不仅不产生谐波,而且能在补偿无功功率的同时动态补偿谐波5、电流源特性，输出无功电流不受母线电压影响，而传统SVC具有阻抗型特性，输出电流随母线电压线性降低。
STATCOM用于电压控制时具备很大的优势，系统电压越低，越需要动态无功支撑电压，STATCOM输出无功电流与系统电压没有关系；而系统电压越低，SVC 输出无功电流的能力越下降。
静态无功补偿装置原理
静态无功补偿装置原理静态无功补偿装置（STATCOM）是一种用来补偿电力系统中的无功功率的装置。
静态无功补偿装置的原理基于电力系统中的无功功率是电压和电流之间的乘积，因此通过控制电压和电流之间的相位差，可以实现无功功率的补偿。
静态无功补偿装置通常由一个功率电子器件（如IGBT或GTO等）和一个控制系统组成。
该装置可以通过调整其输出的电压的相位和幅值来改变电力系统中的无功功率。
具体来说，静态无功补偿装置的原理如下：1. 电压控制：静态无功补偿装置通过测量电力系统中的电压，并与设定值进行比较，然后调整输出电压的幅值和相位以实现电压的控制。
当电力系统中的电压下降或偏离设定值时，装置将通过增加输出电压的幅值来补偿电力系统中的无功功率。
2. 电流控制：静态无功补偿装置还通过测量电力系统中的电流，并与设定值进行比较，然后调整输出电流的相位以实现电流的控制。
当电力系统中的电流偏离设定值时，装置将通过改变输出电流的相位来补偿电力系统中的无功功率。
3. 动态响应：静态无功补偿装置具有快速响应的特点，可以在很短的时间内调整输出电压和电流的相位和幅值。
这使得它能够在电力系统中快速补偿无功功率的变化，以提高电力系统的稳定性和可靠性。
4. 多功能性：静态无功补偿装置不仅可以用来补偿电力系统中的无功功率，还可以用来改善电压的稳定性、提高电力系统的功率因数，以及减少电力系统中的谐波等。
它可以根据实际需要进行调整，并与其他装置（如静态有功补偿装置）进行协调运行。
总之，静态无功补偿装置通过控制输出电压和电流的相位和幅值，能够快速、灵活地补偿电力系统中的无功功率。
它在电力系统中具有重要的作用，能够提高电力系统的稳定性和可靠性，提高电能的质量，并减少能源的消耗。
随着电力系统对无功功率补偿需求的增加，静态无功补偿装置将在电力系统中发挥越来越重要的作用。
静止无功补偿装置STATCOM的运行及注意事项
动力与电气工程S T A T C O M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,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。
目前±200M var STAT COM项目已在500kV东莞站投运,并处于试运行阶段。
S T A T CO M 作为新一代动态无功补偿装置,在运行、维护方面的经验相对缺乏,但因其特有的优点,使其成为未来电力系统无功补偿发展的方向。
做好S T A T C O M装置的运行、管理,是试运行阶段的重要项目。
1 静止无功补偿装置STATCOM的介绍S T A T C O M设备包括连接电抗器和阀组,控制系统以及供电系统。
500kV东莞站S T A T C O M阀组由两套±100M v a r S T A T C O M组成,每套S T A T C O M由3个换流链和3套水冷系统组成。
其中每个变流链均由26个阀组单元串联而成。
S TA TC OM采用集装箱方式,减小了占地面积。
它包括6个阀组集装箱和一个控制集装箱。
ST ATCO M的控制系统主要有系统监控柜、系统控制柜、装置控制柜(2面)和脉冲柜(6面)组成。
控制系统中每种柜体的主要功能如下:监控柜:主要是监控系统及与外界的通信。
系统控制柜:主要负责系统控制部分的算法,断路器和水冷系统的控制以及启停逻辑。
装置控制柜:主要负责S TA T C OM的控制算法,其指令来自于系统控制柜以及S T A T C O M本体的保护。
脉冲柜:主要是完成直流电压平衡算法,将每个单元的调制波发送给阀组的单元主控板。
2 STATCOM装置的启停S T A T C O M能够输出交流电压的前提是直流侧具有电压,所以直流电压是S T A T C O M运行的前提条件。
东莞站S T A T C O M采用他励方式进行启动。
配电网静止无功补偿D-STATCOM仿真
配电网静止无功补偿D-STATCOM仿真引言随着电力系统的发展，静止无功补偿技术在配电网中的应用越来越广泛。
静止无功补偿装置可以通过控制电流和电压来改善电力系统中的功率因数和电压质量，提高电力系统的稳定性和可靠性。
其中，D-STATCOM作为一种常见的静止无功补偿装置，其仿真模拟对于系统的优化和性能评估至关重要。
本文将介绍D-STATCOM在配电网中的静止无功补偿原理，并使用基于仿真软件的D-STATCOM模型，进行仿真实验，以验证静止无功补偿的效果。
静止无功补偿原理在配电网中，由于负载的变化以及电力市场的需求，导致系统的功率因数发生变化。
静止无功补偿技术通过控制电力系统中的电流和电压来维持合理的功率因数，确保电力系统的可靠性和稳定性。
D-STATCOM作为静止无功补偿装置的一种，可以通过控制其输出电流和电压的相位差来实现无功功率的补偿。
D-STATCOM通过逆变器将直流电源转换为交流电源，然后通过控制逆变器的电流来实现无功功率的注入或吸收。
D-STATCOM模型为了进行D-STATCOM的仿真实验，我们可以使用基于仿真软件（如MATLAB/Simulink）构建D-STATCOM的模型。
模型结构D-STATCOM模型由多个子系统组成，包括电源系统、逆变器、控制系统等。
其中，电源系统可以根据实际情况进行配置，例如可以使用发电机模型作为电源；逆变器负责将直流电源转换为交流电源；控制系统则根据需要来控制逆变器的输出。
控制策略常见的D-STATCOM控制策略包括电流控制和电压控制。
电流控制策略使用电流环和电压环进行控制，通过调节逆变器的输出电流来实现无功功率的补偿。
电压控制策略则根据系统的电压波形，通过控制电流的相位差来实现无功功率的控制。
参数选择在构建D-STATCOM模型时，需要根据实际情况来选择逆变器的参数，例如容量、电压等。
此外，还需要对控制系统的参数进行选择，以实现预期的无功补偿效果。
仿真实验为了验证D-STATCOM的静止无功补偿效果，我们可以进行仿真实验。
高压静止同步无功补偿装置
高压静止同步无功补偿装置
这种装置通常包括静止同步补偿器（Static Synchronous Compensator，简称STATCOM）和静止无功发生器（Static Var Generator，简称SVG）。
静止同步补偿器是一种电力电子设备，能
够快速响应电网的无功功率需求，从而维持电网的电压稳定。
静止
无功发生器则是一种能够产生或吸收无功功率的设备，通过调节电
流和电压来实现对电网无功功率的补偿。
这种装置的主要优点包括快速响应、精确控制、无需机械运动、无噪音和对环境友好等。
它能够帮助电力系统提高功率因数，减少
输电损耗，改善电网的稳定性和可靠性。
此外，它还可以提高电网
的电压质量，减少电力设备的损耗，延长设备的使用寿命。
然而，高压静止同步无功补偿装置也存在一些局限性，比如设
备成本较高、安装和维护需要专业技术人员等。
此外，在实际应用中，还需要考虑装置的占地面积、通信控制系统、并网运行等方面
的问题。
总的来说，高压静止同步无功补偿装置在电力系统中起着重要
的作用，能够有效地改善电网的功率因数和稳定性，提高电网的运
行效率和可靠性。
随着电力电子技术的不断发展，这种装置将会在电力系统中得到更广泛的应用。
静止无功补偿器工作原理
静止无功补偿器（STATCOM）是一种用于电力系统中的电力质量控制设备，它可以实时响应电力系统中的无功功率需求变化，通过调节电流的相位和幅值，提供无功功率的动态补偿。
本文将详细解释与静止无功补偿器工作原理相关的基本原理。
1. 无功功率的产生和补偿在电力系统中，无功功率是由电感和电容元件引起的。
电感元件（如电感线圈、变压器等）会产生感性无功功率，而电容元件（如电容器、电缆等）会产生容性无功功率。
这些无功功率会导致电压的波动和不稳定，影响电力系统的运行和电力质量。
静止无功补偿器可以通过控制电流的相位和幅值，实时地调节电力系统中的无功功率，使其与有功功率保持平衡，从而提高电力系统的稳定性和可靠性。
2. 静止无功补偿器的基本原理静止无功补偿器主要由一个直流电压源、一个逆变器以及一个电流控制系统组成。
2.1 直流电压源静止无功补偿器的直流电压源通常由一个直流电压源和一个电容滤波器组成。
直流电压源通过电容滤波器提供稳定的直流电压，用于逆变器的工作。
2.2 逆变器逆变器是静止无功补偿器的核心部件，它将直流电压转换为交流电压，并通过控制电流的相位和幅值来实现无功功率的补偿。
逆变器通常采用可控硅器件（如GTO、IGBT等）作为开关元件，通过不断开关和导通这些器件，可以产生可控的交流电压。
逆变器的工作原理如下：1.通过控制开关器件的导通和开断，逆变器可以产生可控的脉冲宽度调制（PWM）波形。
2.逆变器通过PWM波形控制开关器件的导通时间，从而控制输出电压的幅值。
3.逆变器还通过改变PWM波形的相位，控制输出电压的相位。
2.3 电流控制系统电流控制系统是静止无功补偿器的核心控制部分，它通过检测电力系统中的电流和电压，实时计算出无功功率的补偿需求，并控制逆变器的工作，实现无功功率的动态补偿。
电流控制系统的工作原理如下：1.电流控制系统通过电流传感器和电压传感器实时检测电力系统中的电流和电压。
2.电流控制系统根据检测到的电流和电压信号，计算出电力系统中的无功功率需求。
静止无功补偿发生器SVG STATCOM介绍
静止无功补偿发生器SVG/STATCOM介绍静止无功发生器，英文描述为：Static Var Generator，简称为SVG。
又称高压动态无功补偿发生装置，或静止同步补偿器。
是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。
SVG是目前无功功率控制领域内的最佳方案。
相对于传统的调相机、电容器电抗器、以晶闸管控制电抗器TCR为主要代表的传统SVC等方式，SVG有着无可比拟的优势。
静止无功补偿技术经历了3代：第1代为机械式投切的无源补偿装置，属于慢速无功补偿装置，在电力系统中应用较早，目前仍在应用；第2代为晶闸管投切的静止无功补偿器（SVC），属无源、快速动态无功补偿装置，出现于20世纪70年代，国外应用普遍，我国目前有一定应用，主要用于配电系统中，输电网中应用很少；第3代为基于电压源换流器的静止同步补偿器（Static Synchronous Compensator，STATCOM），亦称ASVG，属快速的动态无功补偿装置，国外从20世纪80年代开始研究，90年代末得到较广泛的应用。
随着大功率全控型电力电子器件GTO、IGBT及IGCT的出现，特别是相控技术、脉宽调制技术（PWM）、四象限变流技术的提出使得电力电子逆变技术得到快速发展，以此为基础的无功补偿技术也得以迅速发展。
静止同步补偿器，作为FACTS家族最重要的成员，在美国、德国、日本、中国相继得到成功应用。
电压型的STATCOM直流侧采用直流电容为储能元件，通过逆变器中电力半导体开关的通断将直流侧电压转换成交流侧与电网同频率的输出电压。
当只考虑基波频率时，STATCOM可以看成一个与电网同频率的交流电压源通过电抗器联到电网上。
一．工作原理STATCOM-的基本原理是利用可关断大功率电力电子器件（如IGBT）组成自换相桥式电路，经过电抗器并联在电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，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。
配电静止同步补偿器（DSTATCOM）
本项目内容由清华大学科技开发部所有清华大学科技开发部
配电静止同步补偿器（DSTATCOM ）
STATCOM （STATic synchronous COMpensator 的缩写，即静止同步补偿器）是柔性交流输电技术（Flexible AC Transmission System ，简称FACTS ）的主要装置之一，它代表着现阶段电力系统无功补偿技术新的发展方向。
STATCOM 能够快速连续地提供容性和感性无功功率，实现适当的电压和无功功率控制，保障电力系统稳定、高效、优质地运行。
迄今为止，国际上已经投入电力运行的STATCOM 来自5个国家：中国（清华大学FACTS 研究所）、德国（Siemens 公司）、瑞典（ABB 公司）、英国（Alstom 公司）、日本（Toshiba 和Mitsubishi 公司）。
由清华大学FACTS 研究所与河南省电力公司合作研制的一台±
20MVar 的STATCOM 已于1999
年在河南洛阳投入运行；目前，
一台±50MVar 的STATCOM 正
在研制中，将在上海500kV 电网
投运。
在配电网中，将中小容量的
STATCOM 安装在某些特殊负荷
（如电弧炉）附近，可以显著地
改善负荷与公共电网连接点处
的电能质量，例如提高功率因数、克服三相不平衡、消除电压闪变和电压波动、抑止谐波污染等等。
这种在配电网中用来提高电能质量的STATCOM 一般称为DSTATCOM 。
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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。
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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 *
静止无功补偿技术STATCOM
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
静止无功补偿技术STATCOM
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
静止无功补偿技术STATCOM
4 STATCOM的理想运行区间
o Us
Ug
P=0 UL Q
P0
Q US US Ug X
0
静止无功补偿技术STATCOM
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。
静止无功补偿技术STATCOM
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
静止无功补偿技术STATCOM
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
静止无功补偿技术STATCOM
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；
静止无功补偿技术STATCOM
• （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
静止无功补偿技术STATCOM
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**
静止无功补偿技术STATCOM
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。