【正文】 本文著重進行了對SVG型靜止無功補償器提高系統(tǒng)電壓的理論研究。我們還能夠看到補償器能夠很好的跟蹤無功功率的變化，并且進行實時補償，補償后的電流與電壓相位相差不大，補償后的電流在很大程度上降低了線路損耗。設備及線路參數(shù)經(jīng)計算建立的仿真模型如圖所示。本章同時介紹了SVG型靜止無功補償器的控制方法，重點闡述了電流間接控制法（電壓控制法）。（3）直接控制可抑制負序引起的不良影響。 電流直接控制簡單地說，電流直接控制就是采用跟蹤型PWM控制技術對SVG的交流側產(chǎn)生的無功電流進行控制。因此，可以通過控制相對的超前角來控制SVG吸收的無功電流。在綜合控制時，有時需要檢測系統(tǒng)的頻率。如控制策略的選擇應根據(jù)補償器要實現(xiàn)的功能和應用場合，以決定采用開環(huán)控制還是閉環(huán)控制。能夠用于SVG的指令信號檢測的算法和產(chǎn)生驅動信號的控制策略很多，根據(jù)SVG的控制目標的不同，可以做出相應的選擇。綜上，可以看出SVG型靜止無功補償器具有穩(wěn)定電壓，減少電壓波動的功能。由電力系統(tǒng)中的分析可知，系統(tǒng)的特性曲線可近似用下式表示: (31)或者寫為： (32)式中一一無功功率為零時的系統(tǒng)電壓。3 SVG穩(wěn)定系統(tǒng)電壓的理論研究 引言電壓是衡量電能質量的一個重要指標，保證用戶的電壓接近額定值是電力系統(tǒng)運行調整的基本任務之一。此外，對于那些以輸電補償為目的的SVG來講，如果直流側采用較大的儲能電容，或者其他直流電源（如蓄電池組），則SVG還可以在必要時短時間內向電網(wǎng)提供一定數(shù)量的有功功率，這對于電力網(wǎng)來說是非常有益的，相比而言，SVC裝置則沒有這個特性。 SVG的工作特性 SVG的電壓電流特性根據(jù)工作原理的分析，SVG 的電壓電流特性如圖29所示，同 TCR 等型式的 SVC 裝置一樣，改變控制系統(tǒng)的參數(shù)(電網(wǎng)電壓的參考值)可以使得到的電壓電流特性上下移動，但是可以看出，與SVC 的電壓電流特性不同的是，當電網(wǎng)電壓下降，補償器的電壓電流特性向下調整時，SVG 可以調整其變流器交流側電壓的幅值和相位，以使其所能提供的最大無功電流 和維持不變，僅受其電力半導體器件的電流量限制。實際上，這部分損耗發(fā)生在變流器內部，應該由變流器從交流側吸收一定有功能量來補充。因此，當只考慮基波頻率時，SVG可以等效的被視為幅值和相位均可以控制的一個與電網(wǎng)同頻率的交流電壓源，它通過交流電抗器連接到電網(wǎng)上。設電網(wǎng)電壓和SVG輸出的交流電壓分別用相量和表示，則連接電抗上的電壓即為和的相量差，而連接電抗的電流是可以由其電壓來控制的。SVG 正常工作時就是通過電力半導體開關的通斷將直流側電壓轉換成交流側與電網(wǎng)同頻率的輸出電壓，就像一個電壓型逆變器，只不過其交流側輸出接的不是無源負載，而是電網(wǎng)。 SVG的基本原理SVG 的基本原理就是將自換相橋式電路通過電抗器或者直接并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當?shù)卣{節(jié)橋式電路交流側輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其交流側電流就可以使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，實現(xiàn)動態(tài)無功補償?shù)哪康?。并對比了兩種控制方法。SVC對電壓閃變的抑制最大可以達到2:1，SVG對電壓閃變的抑制很容易達到4:1甚至5:1。對傳統(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。（8）諧波量小。（2）采用數(shù)字控制技術，系統(tǒng)可靠性高，基本不需要維護，可以節(jié)省大量的維護費用；同時，可通過調度中心EMS實現(xiàn)無功功率潮流和電壓最優(yōu)控制，是建設中的數(shù)字電力系統(tǒng)（DFS）的組成部分。由于具有連續(xù)調節(jié)的性能且響應迅速，因此SVC可以對無功功率進行動態(tài)補償，使補償點的電壓接近維持不變。由于它是旋轉電機，因此損耗和噪聲都較大，運行維護復雜，而且響應速度慢，在很多情況下已無法適應快速無功控制的要求。這類裝置大大提高了無功調解的響應速度，但仍屬于阻抗型裝置，其補償功能受系統(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重問題。高壓可控硅元件問世以來，逐步取代了有SR。這同時也產(chǎn)生了許多新的問題，首先，其不能迅速連續(xù)地進行無功功率的調節(jié)，其次，許多電容器在夜間產(chǎn)生了過量的無功，使發(fā)電機換相運行，并影響系統(tǒng)經(jīng)濟穩(wěn)定運行，因此，中小企業(yè)的功率因數(shù)調節(jié)也越來越引起重視。傳統(tǒng)靜止補償器對電力系統(tǒng)狀況的調整和暫態(tài)性能的改善起到了重要的作用，且其控制技術也比較成型，在實際電力系統(tǒng)中也得到了不少的有效應用。同步調相機又稱同步補償器，是作為并聯(lián)補償設計的一種同步機，它屬于有源補償器。在電力系統(tǒng)中 ，控制無功功率的方法很多，包括采用同步發(fā)電機、同步電動機、同步調相機、并聯(lián)電容器和靜止無功補償裝置等。 無功補償?shù)闹饕饔冒ㄒ韵聨讉€方面[7]：（1）穩(wěn)定受電端及電網(wǎng)的電壓，提高供電質量。電弧爐、軋鋼機等大型設備會產(chǎn)生頻繁的無功沖擊，也會嚴重影響電網(wǎng)的供電質量。 無功功率的影響無功功率對公用電網(wǎng)和負荷的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面[4]：（1）增加設備容量。因此，無功功率對電力系統(tǒng)是十分重要的，研究無功功率具有重要的現(xiàn)實意義，歸納如下：（1）研究無功功率，可以解決現(xiàn)代電力系統(tǒng)中與無功功率相關的一系列技術問題。傳統(tǒng)上無功功率一般采用平均無功功率概念，它是電路中儲能元件與電源間交換功率的最大值，也是儲能元件與電源間交換能量的一種量度。如相控整流器、相控交流功率調整電路和周波變換器，在工作時基波電流滯后于電網(wǎng)電壓，需要消耗大量的無功功率。隨著我國經(jīng)濟發(fā)展方式的轉變和建設“節(jié)約型”社會口號的提出，電力系統(tǒng)無功補償也成為研究的熱點。并詳盡的闡述了國內外無功補償裝置的歷史以及現(xiàn)狀。improving the theory靜止無功發(fā)生器(Static var Generation，簡稱SVG)適于實時補償沖擊性負荷的無功沖擊電流和諧波電流。最后，本文利用MATLAB/SIMULINK仿真軟件對SVG工作方式及利用SVG動態(tài)提高系統(tǒng)電壓的原理進行仿真研究。電力系統(tǒng)中的電抗器和架空線路等也消耗一些無功功率。變化的磁場產(chǎn)生變化的電場，變化的電場產(chǎn)生變化的磁場，這正是無功功率交換的規(guī)律。近年來，隨著我國電力工業(yè)的不斷發(fā)展，大范圍的高壓輸電網(wǎng)絡逐漸形成，同時對電網(wǎng)無功功率的要求也日益嚴格。（3）研究無功功率，掌握它的經(jīng)濟規(guī)律。（3）使線路和變壓器的電壓降增大，如果是沖擊性無功負載，還會使電壓產(chǎn)生劇烈波動，使供電質量嚴重降低。無功補償技術，對于提高電力系統(tǒng)的電能質量和挖掘電網(wǎng)的潛力是十分必要的。無功補償在電力系統(tǒng)中的廣泛應用，將大大提高電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，供電可靠性和運行效率，同時大大提高供電系統(tǒng)的電能質量。通常，在干擾期間，它們都不會投入或切除。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償器(Static Var Compensator SVC)實際上可看作一個可調節(jié)的并聯(lián)電納，其性能比固定并聯(lián)電容器要好得多。在低壓(10kv 以下)供電網(wǎng)絡中大量地和在中壓(60kv、35kv)配電網(wǎng)絡中少量地裝設并聯(lián)電容器組，以滿足調壓要求，70 年代初有人提出用大負荷調壓變壓器改變并聯(lián)電容器組端電壓，以調節(jié)無功出力的設想，終因調壓變壓器的操作開關壽命不能保證而未能實現(xiàn)。根據(jù)提供無功的性質和方式而言，靜補裝置又分為六種組合方式，固定電容、固定感性、可變容性、可變感性、固定容性+可變感性、可變容性 + 可變感性，通常所指的靜補裝置是指后兩種方式。早期大量使用同步調相機作為無功補償裝置，但是調相機作為旋轉機械存在很大問題，如響應速度慢、維護工作量大等。在系統(tǒng)中含有諧波時，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有發(fā)生。晶閘管投切電容器（Thyristor Switching Capacitor，簡稱TSC）也獲得了廣泛的應用。基于電壓源型逆變器的補償裝置實現(xiàn)了無功補償功能質的飛躍。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)這兩個交流電壓源連接起來的作用，因此所需的電感量并不大，也遠小于補償容量相同的TCR等SVC裝置所需的電感量。（10）SVG的端電壓對外部系統(tǒng)的運行條件和結構變化是不敏感的。（14）響應更為迅速。論文主要研究內容如下：（1）論述了無功補償?shù)幕靖拍?，研究背景及目的意義；簡要介紹了幾種無功補償裝置；介紹了無功補償在國內外的研究發(fā)展現(xiàn)狀；最后，提出了本文的研究內容及論文總體框架。它不再采用大容量的電容、電感器件，而是通過大功率電力電子器件的高頻開關實現(xiàn)無功能量的變換。而對SVC 裝置，其所需儲能元件的容量至少要等于其所提供的無功功率的容量，因此，SVG 中儲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型，其電路基本結構如圖21所示。這個電流就是SVG從電網(wǎng)吸收的電流。如圖224所示，當大于時，電流超前電壓，SVG吸收容性的無功功率，當小于時，電流滯后電壓，SVG吸收感性的無功功率，從而達到動態(tài)控制無功功率并進行補償?shù)哪康摹Ｓ上蛄繄D可知，這個角也就是變流器電壓與電網(wǎng)電壓的相位差。若控制方法得當，SVG在補償無功功率的同時還可以對諧波電流進行補償。 SVG的其他特性SVG接入電網(wǎng)的連接電抗，其作用是濾除電流中可能存在的較高次諧波，另外起到將變流器和電網(wǎng)這兩個交流電壓源連接起來的作用，因此所需的電感值并不大。因此，SVG由于用小容量的儲能元件而具有的總體成本低的潛在優(yōu)勢，還有待于隨著器件水平的提高和成本的降低來得以發(fā)揮。即不管負載的無功功率如何變化，總要使二者之和為常數(shù)，即常數(shù)，則能實現(xiàn)電網(wǎng)功率因數(shù)=常數(shù)，電壓幾乎不波動，從而達到無功補償?shù)哪康?，以抑制負載波動所造成的系統(tǒng)電壓波動和閃變。圖32示出了進行動態(tài)的無功補償,并使系統(tǒng)工作點保持在=常數(shù)的示意圖。驅動電路將從控制器接收到的驅動信號進行功率放大，然后加到變流器的門極，控制變流器的導通與截止，完成對SVG的控制。根據(jù)控制理論的基本原理，要得到穩(wěn)定的電壓，必須引入電壓負反饋。相應地，SVG的控制系統(tǒng)的控制目標也分為三種：一種是控制SVG的輸出電壓；另一種是控制SVG的輸出電流；還有一種是綜合控制，就是綜合控制SVG輸出的電壓和電流。由此得： （22）據(jù)此，可推導出穩(wěn)態(tài)時SVG從電網(wǎng)吸收的無功電流和有功電流有效值分別為： （23） （24）可以證明，如果無功電流的符號以吸收滯后無功功率為正，吸收超前無功功率為負，則當滯后于，SVG從電網(wǎng)吸收超前無功電流時，其穩(wěn)態(tài)仍然滿足式（23）和式（24），只不過此時其中的和均為負。當改變角時，也隨著改變。以上介紹了SVG的兩種控制方法，即電流的間接控制和電流的直接控制，綜合上述分析，電流間接控制與直接控制具有各自的特點，歸納起來