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1、 静止无功补偿器 STATCOM 的建模与仿真1远程与继续教育学院 本科毕业论文（设计）题 目：静止无功补偿器 STATCOM的建模与仿真 学习中心： 兰州学习中心 学 号： 090F31133080 姓 名： 赵小龙 专 业： 电气工程及其自动化 指导教师： 王旭东 2015 年 9 月 27 日静止无功补偿器 STATCOM 的建模与仿真2中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院本科毕本科毕业论文（设计）指导教师指导意见表业论文（设计）指导教师指导意见表学生姓名学生姓名： 赵小龙 学号学号：090F31133080专业专业： 电气工程及其自动化 毕业设计
2、（论文）题目毕业设计（论文）题目： 静止无功补偿器 STATCOM 的建模与仿真 指导教师意见指导教师意见：（请对论文的学术水平做出简要评述。包括选题意义；文献资料的掌握；所用资料、实验结果和计算数据的可靠性；写作规范和逻辑性；文献引用的规范性等。还须明确指出论文中存在的问题和不足之处。 ）填写要求：1.请指导教师按以上要求填写意见，2.学生在上传论文时不得将以上括号内的内容删除。3.当学生论文评阅成绩不及格重写时，指导教师要重新填写意见及新的指导日期。（指导教师填写指导意见时请将填写要求删除,学生论文不及格后，每次重新撰写的论文指导老师都要重新填写指导意见，否则评阅老师不予以评阅！）指导教师
3、指导教师结论结论： （合格、不合格）指导教师指导教师姓名姓名所在单位所在单位指导时指导时间间中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院静止无功补偿器 STATCOM 的建模与仿真3本科毕业设计（论文）评阅教师评阅意见表本科毕业设计（论文）评阅教师评阅意见表学生姓名学生姓名： 赵小龙 学号学号： 090F31133080专业专业：电气工程及其自动化 毕业设计（论文）题目毕业设计（论文）题目：静止无功补偿器 STATCOM 的建模与仿真 评阅意见：评阅意见：（请对论文的学术水平做出简要评述。包括选题意义；文献资料的掌握；所用资料、实验结果和计算数据的可靠性；写作规
4、范和逻辑性；文献引用的规范性等。还须明确指出论文中存在的问题和不足之处。 ）填写要求：1.请评阅教师按以上要求填写意见，2.上传论文时不得将以上括号内的内容删除。3.当学生论文评阅成绩不及格重写时，评阅教师要重新填写意见及新的评阅日期。 （评阅教师填写评阅意见时请将填写要求删除，学生论文不及格后，由论文指导老师重新提交的论文，评阅老师都要重新填写评阅意见！）修改意见：修改意见：（针对上面提出的问题和不足之处提出具体修改意见。评阅成绩合格，并可不用修改直接参加答辩的不必填此意见。 ）毕业设计（论文）评阅成绩毕业设计（论文）评阅成绩 （百分制）（百分制）： 评阅结论：评阅结论： （同意答辩、不同意
5、答辩、修改后答辩）评阅人姓名评阅人姓名所在单位所在单位评阅时间评阅时间静止无功补偿器 STATCOM 的建模与仿真4论文原创性声明论文原创性声明本人郑重声明：本人所呈交的本科毕业论文静止无功补偿器 STATCOM 的建模与仿真 ，是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。论文中引用他人的文献、资料均已明确注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及使用过的材料。对论文的完成提供过帮助的有关人员已在文中说明并致以谢意。本人所呈交的本科毕业论文没有违反学术道德和学术规范，没有侵权行为，并愿意承担由此而产生的法律责任和法律后果。论文作者（签字）：赵小龙 日期：2015 年 9 月
6、 27 日静止无功补偿器 STATCOM 的建模与仿真5摘要摘要静止无功功率补偿技术是以现代电力电子技术为基础采用晶闸管投切方式，吸收和发出无功电流与系统进行无功功率交换的一种技术，它具有影响速度快，稳定系统电压，系统震荡的作用。本文主要介绍了 STATCOM 控制系统的组成与原理，论述了 STATCOM 控制策略，建立了基于 MATLAB/Simulink 环境下的 STATCOM 系统仿真模型，对系统进行了仿真研究，结构表明论文选定的 STATCOM 方案正确，具有良好的无功性能。静止无功补偿器 STATCOM 的建模与仿真6目录目录一、一、绪论绪论 1（一）引言1（二）本文研究背景及意义
7、1（三）电力系统静止无功补偿技术的种类及其各自的优缺点31、并联电容器32、同步调相机(Synchronous Condenser-SC)63、饱和电抗器64、静止型无功补偿装置(Static Var Compensator-SVC)7（四）STATCOM 研究现状和发展趋势.81、STATCOM 的研究现状102、STATCOM 的发展趋势153、本文的研究内容15二、二、STATCOMSTATCOM 的工作原理及数学模型的工作原理及数学模型 .20（一）STATCOM 的基本结构5（二）STATCOM 的工作原理5（三）STATCOM 装置的时域数学模型.22三、三、无功功率的检测方法和无
8、功功率的检测方法和 STATCOMSTATCOM 的控制策略的控制策略 .23（一）无功功率检测方法231、基于 dq 理论检测方法24（二）STATCOM 装置的控制方法251、直接电流控制252、间接电流控制253、电流间接与直接控制的比较26四四 STATCOMSTATCOM 装置的无功补偿仿真研究装置的无功补偿仿真研究 .28（一）仿真软件 MATLAB/Simulink 简介 .281、仿真软件 MATLAB/Simulink 的概括 .292、仿真软件 MATLAB/Simulink 的主要功能 .29（二）STATCOM 的仿真29静止无功补偿器 STATCOM 的建模与仿真71
9、、STATCOM 的仿真的主接线.292、 仿真波形及结果分析：29（三）本章小結32总结总结 .33致谢致谢 .34参考文献参考文献 .35静止无功补偿器 STATCOM 的建模与仿真8一、 绪论（一）引言静止无功补偿器（STATCOM)是柔性交流输电系统（FACTS)的一个重要组成部分，是静止无功补偿的发展近年来在世界各地都得到了广泛的应用。河南省电力公司通过与清华大学合作，成功研制出国内第一台300kvar STATCOM 工业样机和20Mvar STATCOM，标志着我国这一领域的工业应用研究处于世界先进水平。随着电力系统中非线性用电设备，尤其是电力电子装置日益广泛的应用，电力系统中的
10、谐波与无功功率也越来越严重，而大多数电力电子装置功率因数较低，给电网带来了额外的负担，严重影响供电质量。因此，谐波抑制和无功功率补偿已成为电力电子技术和电力系统等领域面临的一个重大课题，引起人们越来越多的关注，因此如何更好、更有效、更优化的对无功功率进行补偿是摆在电力工作者面前亟待解决的问题。（二）本文研究背景及意义由于我国经济发张不平衡，一次能源地理分布不均，因此我国电力发展的基本国策为：“全国联网，西电东送，南北互供，厂网分开 ” 。随着各省主干电网网架、大区主干网架和受端网架不断地加强及完善以及三峡电站各批机组逐步并网发电，中国的各区域性电网将实现联网，多大区域互联电力系统从经济上带来了
11、明显的好处，但它面临着以下问题：（1）我国一次能源地理分布不均，电源建设所需的煤和水力资源主要在西部，为满足东部发达地区不断增长的电力需求，需要通过长距离输电线将大量的电能送到东部的负荷中心如北京、上海和广东地区。输送的功率达到1.2-1.5 亿 KW 输送如此大的功率需要建设多条远距离输电线，由于我国地形复杂，建设输电线的造价高昂，因此有效地减少输电线的输送容量。实际上输电线输送容量主要受稳定性的限制，包括：静稳极限；暂稳极限；电压稳定性；热稳定性。对于长距离输电线来说其热稳定极限是很高的，但受其他三项的限制，使其输送容量无法达到最大。（2）功率分布和走向不当引起部分线路及其两端设备严重过负
12、荷，而其他线路则轻载不仅使已有设备不能充分利用还常常引发稳定问题；形成环流整个系统的有功功率损耗增加，系统运行很不经济；系统无功功率分配不当，电压质量变差。无功补偿的作用主要有以下几点 :(1)提高供用电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗;静止无功补偿器 STATCOM 的建模与仿真9(2)稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。在长距离输电线路合适的地点设置动态无功补偿，还可以改善输电系统的稳定性，提高输电能力;(3)在电气化铁道等三相负载不平衡的场合，通过适当的无功补偿可平衡三相的有功及无功负载。目前，世界上已有多台投入运行的STATCOM。其中，1986 年美国的 EPRI
13、与西屋公司等研制的 1Mvar STATCOM 在纽约的 Sspring Valley 投入示范运行；1991 年日本的三菱公司与关西电力公司共同研制的 80Mvar STATCOM 在 Inuyama开关站投入 154KV 系统运行；1992 年东京电力分别与东芝公司日立公司开发的两台50Mvar STATCOM 在新信浓电站投入使用； 1995 年美国的电力科学院 EPRI、田纳西流域管理局 TVA 与西屋公司投入了一台 100Mvar STATCOM；1997 由德国西门子公司开发研制的 8Mvar STATCOM 在丹麦 Reisby Hede 风场投入运行；目前为止世界上最大容量的
14、STATCOM 是美国 AEP 统一潮流控制器项目中的并联部分160Mvar STATCOM，已于 1997 年开始运行。到目前为止，国际上只有美、日、德等少数几个发达国家掌握了STATCOM的应用开发技术。为了跟踪国际 FACTS 发展的前沿技术，同时也为了解决电网现有的问题，在原国家电力部的支持下，河南省电力局于1994 年决定投资开发20Mvar STATCOM，该项目被列为原店里不的重大科技攻关项目。在项目合作方清华大学的积极配合下，作为中间样机的一台 300kvar STATCOM 于 1996 年 11 月通过了电力部组织的专家评审， 1997 年在河南郑州的变电站进行了现场测试和
15、试运行。20Mvar STATCOM 于 1999 年 3 月在河南洛阳 220kv 朝阳变电站并网成功，它已成为中国 FACTS 研究应用领域的一个里程碑，标志着我国成为国际上第四个拥有大容量 STATCOM 制造技术的国家，标志着中国 FACTS 技术发展进入了一个新的阶段。可以看出 STATCOM 作为一种新型的无功调节装置，拥有如此多的优点 ,已经成为现代无功补偿装置的发展方向，也成为国内外电力系统行业的重点研究课题之一。（三）电力系统静止无功补偿技术的种类及其各自的优缺点（三）电力系统静止无功补偿技术的种类及其各自的优缺点传统的无功补偿设备有并联电容器、调相机和同步发电机等，由于并联
16、电容器阻抗固定不能动态的跟踪负荷无功功率的变化 ;而调和机和同步发电机等补偿设备义属于旋转设备，其损耗、噪声都很大，而且还不适用于太大或太小的无功静止无功补偿器 STATCOM 的建模与仿真10补偿。所以这些设各已经越来越不适应电力系统发展的需要。20 世纪 70 年代以来，随着研究的进一步加深出现了一种静止无功补偿技术。这种技术经过 20 多年的发展，经历了一个不断创新、发展完善的过程。所谓静止无功补偿是指用不同的静止开关投切电容器或电抗器，使其具有吸收和发出无功电流的能力，用于提高电力系统的功率因数，稳定系统电压，抑制系统振荡等功能。目前这种静止开关土要分为两种，即断路器和电力电子开关。由于用
