【正文】 G吸收感性的無(wú)功功率，從而達(dá)到動(dòng)態(tài)控制無(wú)功功率并進(jìn)行補(bǔ)償?shù)哪康?。這個(gè)電流就是SVG從電網(wǎng)吸收的電流。這個(gè)電流就是SVG從電網(wǎng)吸收的電流。因此，當(dāng)僅考慮基波頻率時(shí)，SVG 可以等效地視為幅值和相位均可以控制的一個(gè)與電網(wǎng)同頻率的交流電壓源。而對(duì)SVC 裝置，其所需儲(chǔ)能元件的容量至少要等于其所提供的無(wú)功功率的容量，因此，SVG 中儲(chǔ)能元件的體積和成本比同容量的SVC 大大減小，SVG 分為電壓型橋式電路和電流型橋式電路兩種類(lèi)型，其電路基本結(jié)構(gòu)如圖21所示。在平衡的三相電路中, 不論負(fù)荷的功率因數(shù)如何，三相瞬時(shí)功率的和是一定的，在任何時(shí)刻都是等于三相總的有功功率。它不再采用大容量的電容、電感器件，而是通過(guò)大功率電力電子器件的高頻開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)無(wú)功能量的變換。 （4）在MATLAB/SIMULINK環(huán)境下對(duì)SVG無(wú)功補(bǔ)償進(jìn)行了仿真研究。論文主要研究?jī)?nèi)容如下：（1）論述了無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕靖拍?，研究背景及目的意義；簡(jiǎn)要介紹了幾種無(wú)功補(bǔ)償裝置；介紹了無(wú)功補(bǔ)償在國(guó)內(nèi)外的研究發(fā)展現(xiàn)狀；最后，提出了本文的研究?jī)?nèi)容及論文總體框架。SVC受到響應(yīng)速度的限制，即使增大裝置的容量，其抑制電壓閃變的能力不會(huì)增加；而SVG不受響應(yīng)速度的限制，增大裝置空量可以繼續(xù)提高抑制電壓閃變的能力。（14）響應(yīng)更為迅速。SVG通過(guò)直接調(diào)節(jié)無(wú)功電流實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率補(bǔ)償，其輸出電流不依賴(lài)于電壓，表現(xiàn)為恒流源特性；SVC通過(guò)調(diào)節(jié)等值阻抗實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率補(bǔ)償，其輸出電流和電壓成線(xiàn)性關(guān)系。（10）SVG的端電壓對(duì)外部系統(tǒng)的運(yùn)行條件和結(jié)構(gòu)變化是不敏感的。在多種形式的SVC裝置中，SVC本身產(chǎn)生一定量的諧波。SVG接入電網(wǎng)的連接電抗，其作用是濾除電流中存在的較高次諧波，另外起到將電流器和電網(wǎng)這兩個(gè)交流電壓源連接起來(lái)的作用，因此所需的電感量并不大，也遠(yuǎn)小于補(bǔ)償容量相同的TCR等SVC裝置所需的電感量。（3）控制靈活、調(diào)節(jié)速度更快、調(diào)節(jié)范圍廣，在感性和容性運(yùn)行工況下均可連續(xù)快速調(diào)節(jié)，響應(yīng)速度可達(dá)毫秒級(jí)?；陔妷涸葱湍孀兤鞯难a(bǔ)償裝置實(shí)現(xiàn)了無(wú)功補(bǔ)償功能質(zhì)的飛躍。 靜止無(wú)功發(fā)生器靜止無(wú)功發(fā)生器（Static Var Generator，簡(jiǎn)稱(chēng)SVG）也是一種電力電子裝置。晶閘管投切電容器（Thyristor Switching Capacitor，簡(jiǎn)稱(chēng)TSC）也獲得了廣泛的應(yīng)用。 靜止無(wú)功補(bǔ)償器早期的靜止無(wú)功補(bǔ)償器(Static Var Compensator，簡(jiǎn)稱(chēng)SVC)是飽和電抗器(Saturated Reactor，簡(jiǎn)稱(chēng)SR)型的。在系統(tǒng)中含有諧波時(shí)，還有可能發(fā)生并聯(lián)諧振，使諧波放大，電容器因此而燒毀的事故也時(shí)有發(fā)生。從電力系統(tǒng)的誕生開(kāi)始，無(wú)功補(bǔ)償裝置就開(kāi)始在電力系統(tǒng)中應(yīng)用，同步發(fā)電機(jī)可以看作是最早的無(wú)功補(bǔ)償裝置。早期大量使用同步調(diào)相機(jī)作為無(wú)功補(bǔ)償裝置，但是調(diào)相機(jī)作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械存在很大問(wèn)題，如響應(yīng)速度慢、維護(hù)工作量大等。觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)為實(shí)現(xiàn)感性或容性無(wú)功的連續(xù)可控調(diào)節(jié)提供了簡(jiǎn)便、可靠、靈活的技術(shù)。根據(jù)提供無(wú)功的性質(zhì)和方式而言，靜補(bǔ)裝置又分為六種組合方式，固定電容、固定感性、可變?nèi)菪?、可變感性、固定容?可變感性、可變?nèi)菪?+ 可變感性，通常所指的靜補(bǔ)裝置是指后兩種方式。對(duì)于偏離規(guī)定功率因數(shù)較大的企業(yè)，電力部門(mén)會(huì)對(duì)其征收懲罰性的累加電費(fèi)，在城市夜間、節(jié)假日期間會(huì)有大量剩余無(wú)功功率，引起電網(wǎng)電壓升高，危害用戶(hù)。在低壓(10kv 以下)供電網(wǎng)絡(luò)中大量地和在中壓(60kv、35kv)配電網(wǎng)絡(luò)中少量地裝設(shè)并聯(lián)電容器組，以滿(mǎn)足調(diào)壓要求，70 年代初有人提出用大負(fù)荷調(diào)壓變壓器改變并聯(lián)電容器組端電壓，以調(diào)節(jié)無(wú)功出力的設(shè)想，終因調(diào)壓變壓器的操作開(kāi)關(guān)壽命不能保證而未能實(shí)現(xiàn)。但是它們都是利用可控硅晶閘管進(jìn)行換相控制，在無(wú)功變動(dòng)時(shí)容易發(fā)生逆變現(xiàn)象，并且都需要大電感或大電容來(lái)產(chǎn)生感性和容性無(wú)功，因而人們期待有新的補(bǔ)償方式改善上述缺陷。由 晶 閘 管 控 制 電 抗 器 ( ThyristorCon rolledReactor TCR) , 晶 閘 管 投 切 電 容 器Thyristor Switched Capacitor TSC)和以及二者的混合裝置(TCR + TSC)等主要形式組成的靜止補(bǔ)償器(Static Var Compensator SVC)實(shí)際上可看作一個(gè)可調(diào)節(jié)的并聯(lián)電納，其性能比固定并聯(lián)電容器要好得多。同步調(diào)相機(jī)同電容器相比，該裝置的優(yōu)點(diǎn)是：在系統(tǒng)電壓下降時(shí)，靠維持或提高本身的出力，可以給系統(tǒng)提供緊急的電壓支持。通常，在干擾期間，它們都不會(huì)投入或切除。由于其技術(shù)的成熟性及經(jīng)濟(jì)上的原因，這些裝置仍在廣泛的使用。無(wú)功補(bǔ)償在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，將大大提高電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，供電可靠性和運(yùn)行效率，同時(shí)大大提高供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量。在長(zhǎng)距離輸電線(xiàn)路中選擇合適的地點(diǎn)設(shè)置動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置還可以改善輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增加變壓器帶載容量，提高輸電能力。無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，對(duì)于提高電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量和挖掘電網(wǎng)的潛力是十分必要的。（4）對(duì)電力系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備來(lái)說(shuō)，無(wú)功電流的增大，對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的去磁效應(yīng)增加，電壓降低，如過(guò)度增加勵(lì)磁電流，則使轉(zhuǎn)子繞組超過(guò)允許溫升。（3）使線(xiàn)路和變壓器的電壓降增大，如果是沖擊性無(wú)功負(fù)載，還會(huì)使電壓產(chǎn)生劇烈波動(dòng)，使供電質(zhì)量嚴(yán)重降低。無(wú)功功率的增加，會(huì)導(dǎo)致電流增大和視在功率增加，從而使發(fā)電機(jī)、變壓器等各種電氣設(shè)備的容量和導(dǎo)線(xiàn)的容量增加。（3）研究無(wú)功功率，掌握它的經(jīng)濟(jì)規(guī)律。與無(wú)功功率問(wèn)題相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題很多，主要有：無(wú)功功率靜態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題；電容性無(wú)功功率引起的發(fā)電機(jī)自勵(lì)磁問(wèn)題；沖擊性無(wú)功負(fù)荷的調(diào)節(jié)問(wèn)題；無(wú)功功率的高次諧波公害和閃變問(wèn)題；跟隨饋電系統(tǒng)引起的負(fù)荷功率因數(shù)的變化與改善問(wèn)題。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。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。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。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。電力系統(tǒng)中的電抗器和架空線(xiàn)路等也消耗一些無(wú)功功率。改革開(kāi)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]。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。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)。靜止無(wú)功發(fā)生器(Static var Generation，簡(jiǎn)稱(chēng)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。ofimproving the theoryCompensator 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(xiàn)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(wèn)題，并嚴(yán)重威脅著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。并詳盡的闡述了國(guó)內(nèi)外無(wú)功補(bǔ)償裝置的歷史以及現(xiàn)狀。通過(guò)公式的推導(dǎo)運(yùn)算，闡述了SVG如何穩(wěn)定系統(tǒng)電壓。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)。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。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。 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。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。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。因此，無(wú)功功率對(duì)電力系統(tǒng)是十分重要的，研究無(wú)功功率具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，歸納如下：（1）研究無(wú)功功率，可以解決現(xiàn)代電力系統(tǒng)中與無(wú)功功率相關(guān)的一系列技術(shù)問(wèn)題。一個(gè)10GW的電力系統(tǒng)，如果無(wú)功功率問(wèn)題處理得好，每年沖這個(gè)電網(wǎng)的發(fā)電廠(chǎng)、變電所、用戶(hù)中節(jié)約的電能超過(guò)10億kWh，并且可以減少系統(tǒng)中200~300MW容量的輸變電設(shè)備。 無(wú)功功率的影響無(wú)功功率對(duì)公用電網(wǎng)和負(fù)荷的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[4]：（1）增加設(shè)備容量。無(wú)功功率的增加，使得總電流增大，因而使得設(shè)備及線(xiàn)路的損耗增加，這是顯而易見(jiàn)的。電弧爐、軋鋼機(jī)等大型設(shè)備會(huì)產(chǎn)生頻繁的無(wú)功沖擊，也會(huì)嚴(yán)重影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量。可見(jiàn)，無(wú)功功率對(duì)供電系統(tǒng)和負(fù)載的運(yùn)行都是十分重要的。 無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹饕饔冒ㄒ韵聨讉€(gè)方面[7]：（1）穩(wěn)定受電端及電網(wǎng)的電壓，提高供電質(zhì)量。（4）通過(guò)控制功率變化，阻尼系統(tǒng)振蕩。在電力系統(tǒng)中 ，控制無(wú)功功率的方法很多，包括采用同步發(fā)電機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)、同步調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電容器和靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置等。例如，并聯(lián)電容器在高峰負(fù)荷下可接入系統(tǒng)以防止電壓降低在輕載時(shí) ,電容器和電抗器的存在 ，對(duì)故障后系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能也有影響。同步調(diào)相機(jī)又稱(chēng)同步補(bǔ)償器，是作為并聯(lián)補(bǔ)償設(shè)計(jì)的一種同步機(jī)，它屬于有源補(bǔ)償器。同步調(diào)相機(jī)具有調(diào)相的優(yōu)點(diǎn)，但動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度慢，發(fā)出單位無(wú)功功率的有功損耗大，運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜，不適應(yīng)各類(lèi)非線(xiàn)性負(fù)載的快速變化。傳統(tǒng)靜止補(bǔ)償器對(duì)電力系統(tǒng)狀況的調(diào)整和暫態(tài)性能的改善起到了重要的作用，且其控制技術(shù)也比較成型，在實(shí)際電力系統(tǒng)中也得到了不少的有效應(yīng)用。在國(guó)內(nèi)，補(bǔ)償無(wú)功用的最多的辦法是并聯(lián)電容器。這同時(shí)也產(chǎn)生了許多新的問(wèn)題，首先，其不能迅速連續(xù)地進(jìn)行無(wú)功功率的調(diào)節(jié)，其次，許多電容器在夜間產(chǎn)生了過(guò)量的無(wú)功，使發(fā)電機(jī)換相運(yùn)行，并影響系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行，因此，中小企業(yè)的功率因數(shù)調(diào)節(jié)也越來(lái)越引起重視。(BBC)，瑞典通用電氣公司，美國(guó)的通用電氣公司(GE)及西屋公司，日本的富士公司等均發(fā)展了不同類(lèi)型的靜補(bǔ)技術(shù)。高壓可控硅元件問(wèn)世以來(lái)，逐步取代了有SR。 常見(jiàn)無(wú)功補(bǔ)償裝置無(wú)功補(bǔ)償?shù)男枨笫呛碗娏ο到y(tǒng)的發(fā)展同步的。這類(lèi)裝置大大提高了無(wú)功調(diào)解的響應(yīng)速度，但仍屬于阻抗型裝置，其補(bǔ)償功能受系統(tǒng)參數(shù)影響，且TCR本身就是諧波源，容易產(chǎn)生諧波振蕩放大等嚴(yán)重問(wèn)題。但是，它只能補(bǔ)償固定的無(wú)功功率，不能跟蹤負(fù)荷無(wú)功需求的變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)功功率的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。由于它是旋轉(zhuǎn)電機(jī)，因此損耗和噪聲都較大，運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜，而且響應(yīng)速度慢，在很多情況下已無(wú)法適應(yīng)快速無(wú)功控制的要求。其典型代表是晶閘管控制電抗器＋固定電容器（Thyristor Controlled Reactor + Fixed Capacitor，簡(jiǎn)稱(chēng)TCR+FC）。由于具有連續(xù)調(diào)節(jié)的性能且響應(yīng)迅速，因此SVC可以對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，使補(bǔ)償點(diǎn)的電壓接近維持不變。SVG屬于第三代靜止無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)。（2）采用數(shù)字控制技術(shù)，系統(tǒng)可靠性高，基本不需要維護(hù)，可以節(jié)省大量的維護(hù)費(fèi)用；同時(shí)，可通過(guò)調(diào)度中心EMS實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率潮流和電壓最優(yōu)控制，是建設(shè)中的數(shù)字電力系統(tǒng)（DFS）的組成部分。（6）連接電抗小。（8）諧波量小。（9）SVG不需要大容量的電容、電感等儲(chǔ)能元件，在網(wǎng)絡(luò)中普遍使用也不會(huì)產(chǎn)生諧波，而使用SVC或固定電容器補(bǔ)償，如果系統(tǒng)安裝臺(tái)數(shù)較多，有可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)諧振的產(chǎn)生。對(duì)傳統(tǒng)的SVC裝置，其所提供的最大電流分別受其并聯(lián)電抗器和并聯(lián)電容器的阻抗特性限制，因而隨電壓的降低而減少。（13）SVG的直流側(cè)如果采用較大的儲(chǔ)能電容，或者其他直流電源（如蓄電池組）后，它不僅可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)的無(wú)功功率，還可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)的有功功率，這對(duì)于電網(wǎng)來(lái)說(shuō)是非常有益的，也是SVC裝置所不能比擬的。SVC對(duì)電壓閃變的抑制最大可以達(dá)到2:1，