静止同步补偿器(STATCOM)仿真和研究

中国矿业大学

本科生毕业设计

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专业：电气工程及其自动化

设计题目：静止同步补偿器（STATCOM）仿真和研究专题：

指导教师： \职称：教授讲师

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；

ABSTRACT

The 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)