【正文】 SVG靜止無(wú)功補(bǔ)償器提高系統(tǒng)電壓的理論研究東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)位論文 學(xué)號(hào)：A07070415 　　　　　　　 SVG型靜止無(wú)功補(bǔ)償器提高系統(tǒng)電壓的理論研究學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 所在院系： 所學(xué)專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化中國(guó)2011 年 5 月Northeast Agriculture University bachelor dissertation Student ID:A07070415Research onimproving the theoryofsystem voltage by SVGbasedStatic VarCompensator Student:Supervison:Department:Specialty:Electrical Engineering and AutomationDirection:Electrical Engineering and AutomationChinaMay 2011摘要隨著電力電子設(shè)備、交直流電弧爐和電氣化鐵道等非線性、沖擊性負(fù)荷的大量接入電網(wǎng)，引起了電網(wǎng)無(wú)功功率不足、電壓波動(dòng)與閃變、三相供電不平衡以及電壓電流波形畸變等其它一系列電能質(zhì)量問題，并嚴(yán)重威脅著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。靜止無(wú)功發(fā)生器(Static var Generation，簡(jiǎn)稱SVG)適于實(shí)時(shí)補(bǔ)償沖擊性負(fù)荷的無(wú)功沖擊電流和諧波電流。IGBT、GTO 等電力電子元件的開發(fā)，使大功率高電壓的變流器的應(yīng)用可靠性有了顯著提高, 而且由于采用了微處理機(jī)和大規(guī)模集成電路組件，使復(fù)雜的控制電路也提高了經(jīng)濟(jì)性和可靠性，由于SVG具有補(bǔ)償無(wú)功功率、提高功率因數(shù)、抑制電壓波動(dòng)和閃變、抑制三相不平衡、提高電路輸電穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，從而使矢量控制的新型SVG得到了廣泛的開發(fā)應(yīng)用。首先，本文介紹了無(wú)功功率的基本概念，介紹了無(wú)功功率對(duì)電力系統(tǒng)的影響以及無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔谩２⒃敱M的闡述了國(guó)內(nèi)外無(wú)功補(bǔ)償裝置的歷史以及現(xiàn)狀。其次，本文詳細(xì)分析了SVG的基本結(jié)構(gòu)，控制方法和工作原理，以及SVG的優(yōu)特點(diǎn)。并且闡述了靜止無(wú)功發(fā)生器的工作特性。再次，本文著重進(jìn)行了對(duì)SVG型靜止無(wú)功補(bǔ)償器提高系統(tǒng)電壓的理論研究。通過公式的推導(dǎo)運(yùn)算，闡述了SVG如何穩(wěn)定系統(tǒng)電壓。最后，本文利用MATLAB/SIMULINK仿真軟件對(duì)SVG工作方式及利用SVG動(dòng)態(tài)提高系統(tǒng)電壓的原理進(jìn)行仿真研究。并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了全面分析。關(guān)鍵詞： 無(wú)功補(bǔ)償； SVG； 穩(wěn)定電壓 AbstractWith the power electronics equipment, AC and DC electric arc furnace and electric railways, and other nonlinear, the impact of a large number of load connected to the grid, causing a power shortage of reactive power, voltage fluctuation and flicker, threephase voltage and current power imbalances, and a series of waveform distortion and other power quality problems and a serious threat to security and stability of power systems. STATCOM (Static var Generation, referred to as SVG) for realtime pensation for the impact of the impact of load reactive current and harmonic current. IGBT, GTO and other power electronics development, the power converter high voltage applications have been significantly improved reliability, and because the use of microprocessor and LSI ponents, plex control circuits to improve the economy and reliability, as SVG with reactive power pensation, improve power factor, voltage fluctuation and flicker suppression, inhibition of phase imbalance and improve the stability of the circuit transmission, etc., so that the new SVG vector control has been widely development and application. First, this paper introduces the basic concepts of reactive power, reactive power described the impact on the power system and the role of reactive power pensation. and a detailed exposition of the international history of reactive power pensation device and the status quo. Secondly, a detailed analysis of SVG basic structure, control methods and work principles, as well as the advantages and features of SVG. And describes the work of SVG features. Again, this paper focuses on SVG for Static Var Compensator improve the system voltage theory. Operations through the derivation of the formula to explain how to stabilize the system voltage . Finally, we use MATLAB/SIMULINK simulation software works and the use of SVG dynamic principle improve the system voltage simulation. And a prehensive analysis of the simulation results. 朗讀顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音字典“Key words: Reactive pensation； SVG； Stable voltage目錄摘要 IAbstract II1 前言 5 課題研究的目的和意義 5 無(wú)功功率的基本概念 5 無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔?6 國(guó)內(nèi)外研究狀況 7 國(guó)內(nèi)情況 7 國(guó)外情況 8 常見無(wú)功補(bǔ)償裝置 8 靜止無(wú)功發(fā)生器的優(yōu)點(diǎn) 10 論文的主要研究?jī)?nèi)容 112 SVG的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 12 引言 12 SVG的基本原理 12 SVG的工作特性 17 SVG的電壓電流特性 17 SVG的諧波特性 17 SVG的其他特性 17 本章小結(jié) 183 SVG穩(wěn)定系統(tǒng)電壓的理論研究 19 引言 19 SVG穩(wěn)定系統(tǒng)電壓的理論研究 19 SVG的控制方法 20 電流間接控制 22 電流直接控制 24 本章小結(jié) 244 SVG工作原理的仿真研究 25 引言 25 SVG仿真模型的建立 25 SVG的波形分析 26 本章小結(jié) 275 結(jié)論 28參考文獻(xiàn) 29致謝 30 III 1 前言 課題研究的目的和意義作為一個(gè)人口眾多、資源又相對(duì)不足的國(guó)家，水、電、煤、天然氣、土地等很多能源的日益減少已經(jīng)成為制約我國(guó)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要因素，而且伴隨人口的繼續(xù)增長(zhǎng)和資源的減少，這種矛盾還會(huì)不斷加劇。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變和建設(shè)“節(jié)約型”社會(huì)口號(hào)的提出，電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償也成為研究的熱點(diǎn)。改革開放30年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，對(duì)能源特別是電能的需求不斷增加，電力系統(tǒng)裝機(jī)容量逐年增加，據(jù)預(yù)測(cè)到2020年，我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)9~10億kW，今后每年投運(yùn)的機(jī)組容量至少2千萬(wàn)kW；另一方面要節(jié)約電能，提高電能的利用效率[1]。在工業(yè)和生活用電負(fù)載中，阻感負(fù)載占有很大比例。異步電動(dòng)機(jī)、變壓器、熒光燈等都是典型的阻感負(fù)載。異步電動(dòng)機(jī)和變壓器所消耗的無(wú)功功率在電力系統(tǒng)所提供的無(wú)功功率中占有很高的比例。電力系統(tǒng)中的電抗器和架空線路等也消耗一些無(wú)功功率。阻感負(fù)載必須吸收無(wú)功功率才能正常工作，這是由其本身的性質(zhì)所決定的。電力電子裝置等非線性裝置也要消耗無(wú)功功率，特別是各種相控裝置。如相控整流器、相控交流功率調(diào)整電路和周波變換器，在工作時(shí)基波電流滯后于電網(wǎng)電壓，需要消耗大量的無(wú)功功率。另外，這些裝置也會(huì)產(chǎn)生大量的諧波電流，而諧波源都是要消耗無(wú)功功率的。二極管整流電路的基波電流相位和電網(wǎng)電壓相位大致相同，所以基本不消耗基波無(wú)功功率。但是它也產(chǎn)生大量的諧波電流，因此也消耗一定的無(wú)功功率[2,3]。 無(wú)功功率的基本概念無(wú)功功率在電氣技術(shù)領(lǐng)域是個(gè)必不可少的重要物理量。變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，這正是無(wú)功功率交換的規(guī)律。因此，有磁場(chǎng)空間和電場(chǎng)空間才能存在無(wú)功功率產(chǎn)生的空間。在正弦電路中，無(wú)功功率的概念有清楚的物理意義，無(wú)功功率表示有能量交換，但不消耗功率，其幅值可作為能量交換的量度。傳統(tǒng)上無(wú)功功率一般采用平均無(wú)功功率概念，它是電路中儲(chǔ)能元件與電源間交換功率的最大值，也是儲(chǔ)能元件與電源間交換能量的一種量度。在非正弦電路中，無(wú)功功率的概念卻很抽象，并且至今未獲得公認(rèn)的無(wú)功功率定義。于是，在非正弦波情況下，有關(guān)平均無(wú)功功率的有兩種學(xué)派：一種學(xué)派是依據(jù)Budeanu的定義。采用頻域分析法；另一種學(xué)派是Fryze的定義，采用時(shí)域分析法。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者又提出了廣義平均無(wú)功功率、瞬時(shí)無(wú)功功率以及廣義瞬時(shí)無(wú)功功率的概念。近年來(lái)，隨著我國(guó)電力工業(yè)的不斷發(fā)展，大范圍的高壓輸電網(wǎng)絡(luò)逐漸形成，同時(shí)對(duì)電網(wǎng)無(wú)功功率的要求也日益嚴(yán)格。無(wú)功電源如同有功電源一樣，是保證電力系統(tǒng)電能質(zhì)量、降低電網(wǎng)損耗以及保證其安全運(yùn)行所不可缺少的部分。電網(wǎng)無(wú)功功率不平衡將導(dǎo)致系統(tǒng)電壓的巨大波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致用電設(shè)備的損壞，出現(xiàn)系統(tǒng)電壓崩潰和穩(wěn)定破壞事故。因此，無(wú)功功