【正文】 有以下幾個方面：（1）電流的間接控制方法相對簡單，技術(shù)相對成熟；但直接控制與間接控制相比，控制精度高，系統(tǒng)具有快速的瞬態(tài)響應(yīng)。但由于電流的間接控制方法相對簡單，技術(shù)相對成熟，能夠很好的提高電壓，所以，目前仍以電流的間接控制為主導(dǎo)。SIMULINK是結(jié)合了框圖界面和交互仿真能力的非線性仿真系統(tǒng)，SIMULINK仿真工具箱包括專門用于電氣仿真的電力系統(tǒng)模塊PSB（Power System Block），這個模塊集包括典型電力設(shè)備的模型，如變壓器、線路、電機(jī)以及電力電子學(xué)等，對電力系統(tǒng)仿真帶來極大方便。補(bǔ)償后的電流在很大程度上降低了線路損耗。并詳盡的闡述了國內(nèi)外無功補(bǔ)償裝置的歷史以及現(xiàn)狀。電能質(zhì)量是涉及電力電子、電氣自動化、電力系統(tǒng)和理論電工等領(lǐng)域的一個前沿性、交叉性研究課題，限于作者現(xiàn)有的水平和論文時間等方面的因素，本文只對無功補(bǔ)償和諧波抑制進(jìn)行了一些初步的研究，論文不可避免還存在很多不足，且還有許多方面的工作有待進(jìn)一步研究和探索。SVG作為有代表性的無功補(bǔ)償裝置，對它的深入研究將促進(jìn)各種控制理論和算法在電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償方面取得進(jìn)步。圖 47 系統(tǒng)無功功率變化波形圖47表明：補(bǔ)償器能夠很好的跟蹤無功功率的變化，并且進(jìn)行實時補(bǔ)償。MATLAB 的應(yīng)用范圍非常廣，包括信號和圖像處理、通訊、控制系統(tǒng)設(shè)計、測試和測量、財務(wù)建模和分析以及計算生物學(xué)等眾多應(yīng)用領(lǐng)域。空間矢量法適合用于三相對稱正弦系統(tǒng)，佛則由于計算量大和需要增加濾波環(huán)節(jié)來檢測基波無功電流，影響控制效果。電流直接控制的基本思想是使用適當(dāng)?shù)腜WM策略對系統(tǒng)的瞬時無功電流進(jìn)行處理來得到PWM脈沖信號，然后使用該P(yáng)WM脈沖信號去驅(qū)動變流器中可控電力電子器件的門極，從而控制變流器的輸出電流瞬時值與系統(tǒng)的瞬時無功電流在允許的偏差范圍內(nèi)。由式（25）可以看出，與變流器交流側(cè)基波電壓的大小一一對應(yīng)，這就為控制提供了理論依據(jù)。分析圖27，以吸收之后電流為例。這不但為使用SVG實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的多種不同控制目標(biāo)提供了基礎(chǔ)，而且為采用多種不同的控制策略實現(xiàn)對SVG輸出的無功電流的控制提供了條件。在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，它是根據(jù)多種任務(wù)職能自動判定任務(wù)的兼顧程度和主要任務(wù)，并使運(yùn)行限制在容量和其它參數(shù)允許范圍內(nèi)。因此檢測環(huán)節(jié)至少包括電壓互感器、電流互感器和采樣、鎖相、運(yùn)算等電路以及指令信號檢測算法。投入補(bǔ)償器之后，系統(tǒng)供給的無功功率為負(fù)荷和補(bǔ)償器無功功率之和，即 （33）如果補(bǔ)償器的無功功率總能彌補(bǔ)的反方向變化，以使得維持不變，即，則也將為零，從而供電電壓保持恒定。 SVG穩(wěn)定系統(tǒng)電壓的理論研究SVG型靜止無功補(bǔ)償器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(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其交流側(cè)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(bǔ)償?shù)哪康?。但是，SVG的控制方法和控制系統(tǒng)顯然要比SVC復(fù)雜。圖 28 SVG的電壓電流特性 SVG的諧波特性在SVG 中完全可以采用橋式交流電路的多重化技術(shù)、多電平技術(shù)或 PWM 技術(shù)來進(jìn)行處理，以消除次數(shù)較低的諧波，并使較高次數(shù)如 11等次諧波減小到可以接受的程度。其充電的能量和電路的損耗，可由直流側(cè)設(shè)置的電源供給，也可由交流電源供給。圖中為電網(wǎng)電壓，為SVG輸出交流的電壓，連接用的電抗器上的電壓即為和的相量差。若忽略電抗器的有功損耗，因此不必從電網(wǎng)有功能量。所以，SVG 的工作原理就可以用圖22所示的單相等效電路圖來說明。所以，如果能用某種方法將三相各部分無功能量統(tǒng)一起來處理，使三相電路電源和負(fù)載間沒有無功能量的傳遞，在總的負(fù)載側(cè)就無需設(shè)置無功儲能元件，三相橋式變流電路實際上就具有這種將三相總的統(tǒng)一處理的特點。2 SVG的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 引言SVG屬于第三代靜止無功補(bǔ)償技術(shù)。 論文的主要研究內(nèi)容 本文研究SVG的電路結(jié)構(gòu)、控制方法以及工作原理，重點介紹了SVG對系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的理論研究。（12） SVG比同容量的SVC裝置占地面積小、成本低（由于SVC裝置為補(bǔ)償0~100%容量變化的無功功率，幾乎需要100%容量的電抗器與超過100%容量的晶閘管控制電抗器，銅和鐵的消耗很大，而SVG使用的電抗器和電容器遠(yuǎn)比SVC中使用的要小），在系統(tǒng)欠壓條件下無功功率調(diào)節(jié)能力強(qiáng)。這給SVC系統(tǒng)的濾波設(shè)計帶來許多困難，而在SVG中則完全可以采用橋式交流電路的多重化技術(shù)、多電平技術(shù)或PWM技術(shù)來進(jìn)行處理，以消除次數(shù)較低的諧波，并使較高次數(shù)如11等次數(shù)諧波減小到可以接受的程度。（5）對電容器的容量要求不高，這樣可以省去常規(guī)裝置中的大電感和大電容及龐大的切換機(jī)構(gòu)，使SVG裝置的體積小、損耗低。SVG和SVC不同，SVC需要大容量的電抗器、電容器等儲能元件，而SVG在其直流側(cè)只需要較小容量的電容器維持其電壓即可。靜止無功補(bǔ)償器近年來獲得了很大發(fā)展，已被廣泛應(yīng)用于輸電系統(tǒng)波阻抗補(bǔ)償及長距離輸電的分段補(bǔ)償，也大量用于負(fù)載無功補(bǔ)償。 并聯(lián)電容器并聯(lián)電容器具有結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)、安裝維護(hù)方便、損耗小等優(yōu)點。在國外，系統(tǒng)的無功補(bǔ)償主要用靜補(bǔ)裝置和電容器，并積累了廣泛的運(yùn)行經(jīng)驗，取得了良好的效果。 國外情況1967 年，第一批靜補(bǔ)裝置在英國制成以后，受到世界各國的廣泛重視，西德、美國、瑞士、瑞典、比利時、蘇聯(lián)等國竟先研制，大力推廣，使得靜止補(bǔ)償裝置比調(diào)相機(jī)具有更大的競爭力，廣泛用于電力、冶金、化工、鐵道、科研等部門，成為補(bǔ)償無功、電壓調(diào)整、提高功率因數(shù)、限制系統(tǒng)過電壓，改善運(yùn)行條件經(jīng)濟(jì)而有效的設(shè)備。70 年代初武漢鋼鐵公司 軋機(jī)工程進(jìn)口了比利時的直流勵磁飽和電抗器和日本的電容器組成的靜補(bǔ)裝置后，國內(nèi)才對可變無功的補(bǔ)償問題引起了注意。當(dāng)電機(jī)同步運(yùn)行后，根據(jù)需要，人們控制其磁場，使之產(chǎn)生無功功率，或從系統(tǒng)吸收無功功率。該方法是將一定容量的電容器或電抗器以并聯(lián)或串聯(lián)連接的方式安裝在系統(tǒng)的母線中。（3）在三相負(fù)載不平衡的情況下，通過適當(dāng)?shù)臒o功補(bǔ)償可以平衡三相有功功率及無功負(fù)荷。此外，原動機(jī)的效率是按照有功功率衡量的，當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)出的視在功率一定時，無功功率的增加，會導(dǎo)致原動機(jī)效率的相對降低。（2）設(shè)備及線路損耗增加。無功功率在電網(wǎng)中不斷循環(huán)，造成很大的浪費。采用頻域分析法；另一種學(xué)派是Fryze的定義，采用時域分析法。但是它也產(chǎn)生大量的諧波電流，因此也消耗一定的無功功率[2,3]。異步電動機(jī)、變壓器、熒光燈等都是典型的阻感負(fù)載。再次，本文著重進(jìn)行了對SVG型靜止無功補(bǔ)償器提高系統(tǒng)電壓的理論研究。Static Varsystem voltage by SVGbased并且闡述了靜止無功發(fā)生器的工作特性。在工業(yè)和生活用電負(fù)載中，阻感負(fù)載占有很大比例。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功功率。于是，在非正弦波情況下，有關(guān)平均無功功率的有兩種學(xué)派：一種學(xué)派是依據(jù)Budeanu的定義。（2）研究無功功率可以促進(jìn)節(jié)能。同時，電力用戶的起動及控制設(shè)備、測量儀表的尺寸和規(guī)格也要加大。為了保證轉(zhuǎn)子繞組正常工作，發(fā)電機(jī)就不允許達(dá)到額定出力。（2）提高供用電系統(tǒng)及負(fù)載的功率因數(shù)，降低設(shè)備容量，減少功率損耗，節(jié)約能源。考慮到無功功率是由于系統(tǒng)中各種電容和電感所產(chǎn)生，人們最初使用了無源形式的補(bǔ)償方法。從功能上講，同步調(diào)相機(jī)只不過是一個被拖動到某一轉(zhuǎn)速并與電力系統(tǒng)同步運(yùn)行的同步機(jī)。 國內(nèi)情況靜止無功補(bǔ)償裝置 (Static Compensator) 或稱SVC 靜止無功系統(tǒng)是相對于調(diào)相機(jī)而言的一種利用電容器和各種類型的電抗器進(jìn)行無功補(bǔ)償(可提供可變動的容性或感性無功)的裝置，簡稱靜補(bǔ)裝置(靜補(bǔ))或靜止補(bǔ)償器。功率因數(shù)低，損耗大，系統(tǒng)不穩(wěn)定，效益低等問題日益突出，所以把連續(xù)可調(diào)的無功補(bǔ)償裝置應(yīng)用到在中小型中低壓電網(wǎng)或中小型企業(yè)是十分必要的。目前國際上幾個主要的產(chǎn)品形式有 FC2TCR (固定容性 + 可變感性) ,電感的調(diào)節(jié)也有用可控高阻抗變壓器、自飽和電抗器、直流偏磁電抗器的。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，各種無功補(bǔ)償裝置不斷出現(xiàn)，經(jīng)歷了并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機(jī)、靜止無功補(bǔ)償器、靜止無功發(fā)生器[8~11]等階段。飽和電抗器與同步調(diào)相機(jī)相比，具有靜止型的優(yōu)點，響應(yīng)速度快；但是由于其鐵心需磁化到飽和狀態(tài)，因而損耗和噪聲都很大，而且存在非線性電路的一些特殊問題，又不能分相調(diào)節(jié)以補(bǔ)償負(fù)荷的不平衡，所以未能占據(jù)靜止無功補(bǔ)償裝置的主流。其最基本的電路是三相橋式電壓型或電流型變流電路，目前使用的主要是電壓型。（4）靜止運(yùn)行，安全穩(wěn)定，沒有調(diào)相機(jī)那樣的大型轉(zhuǎn)動設(shè)備，無磨損，無機(jī)械噪聲，將大大提高裝置壽命，改善環(huán)境影響。如TCR型的7次特征諧波量比較大，占基波值的5%~10%；其他型式如SR、TCT等也產(chǎn)生11等次諧波。因此，SVG的電壓無功特性優(yōu)于SVC，即當(dāng)系統(tǒng)電壓變低時，同容量的SVG可以比SVC提供更大的補(bǔ)償容量。正是SVG具有上述優(yōu)點，因而SVG作為一種新型的無功功率補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置，已經(jīng)成為現(xiàn)代無功功率補(bǔ)償裝置的發(fā)展方向，成為國內(nèi)外電力系統(tǒng)行業(yè)的重點研究方向之一。通過SIMULINK建立了SVG的仿真模型，對仿真波形圖進(jìn)行分析，結(jié)果表明，SVG型無功補(bǔ)償在提高功率因數(shù)、穩(wěn)定系統(tǒng)電壓等方面均能滿足要求。因此總的來看，在三相電路的電源和負(fù)載之間沒有無功能量的來回往返，各相的無功能量是在三相之間來回往返的。它通過交流電抗器連接到電網(wǎng)上。因此，改變SVG交流側(cè)輸出電壓的幅值及其相對于的相位，就可以改變連接電抗上的電壓，從而控制SVG從電網(wǎng)吸收電流的相位和幅值，也就控制了SVG吸收無功功率的性質(zhì)和大小。其電流超前和滯后工作的向量圖如圖227所示。圖 25 考慮損耗的SVG等效電路圖 26 考慮損耗的SVG電流超前向量圖圖 27 考慮損耗時SVG電流滯后向量圖因此，三相電壓型SVG裝置采用直流電容器作為電壓源。因此，SVG的運(yùn)行范圍比SVC 大，SVC 的運(yùn)行范圍是向下收縮的三角形區(qū)域，而SVG 的運(yùn)行范圍是上下等寬的近似矩形的區(qū)域，這是SVG 優(yōu)越于 SVC的一大特點。特別是若將電流型PWM技術(shù)應(yīng)用于SVG中，則可以實現(xiàn)SVG電流的瞬時控制，其動態(tài)性能將更加優(yōu)越，這對SVG的工作原理用受控的無功電流源來描述可能比用交流電壓源來描述更為確切；吸收無功功率連續(xù)，產(chǎn)生的高次諧波量小、分布少；而且可以分項調(diào)節(jié)，損耗與噪聲小。靜止無功發(fā)生器(SVG)是近年來發(fā)展起來的新型無功功率快速調(diào)節(jié)裝置，它能夠提供連續(xù)變化的感性或容性無功功率，從而在給定范圍內(nèi)實現(xiàn)平穩(wěn)的電壓控制。由式(31)和式(32)可知，無功功率的變化將引起系統(tǒng)電壓成比例地變化。一個典型的SVG控制系統(tǒng)的工作過程是：檢測環(huán)節(jié)通過電壓互感器、電流互感器將電網(wǎng)和SVG輸出的電壓、電流輸送到檢測運(yùn)算電路，檢測運(yùn)算電路按給定的算法計算出所需要的有用信號傳送到控制器中，這些信號稱為指令信號。SVG送入系統(tǒng)的無功功率量的大小可以由系統(tǒng)調(diào)度或自動裝置指定，但更實際的方式是由SVG根據(jù)自己的任務(wù)自行判斷無功功率發(fā)生量。同時，從SVG的工作原理分析得出，控制SVG的輸出電壓和電流都可以達(dá)到控制調(diào)節(jié)SVG輸出的無功電流的大小和性質(zhì)的目的。 電流間接控制簡單地說，電流間接控制就是按SVG的工作原理，將SVG當(dāng)做交流電壓源來看待，通過對SVG變流器所產(chǎn)生交流電壓基波分量的相位和幅值來間接控制SVG的交流側(cè)所需產(chǎn)生的無功電流，因此，電流間接控制也稱電壓控制。則SVG從系統(tǒng)吸收的無功功率與有功功率分別為： (26) (27)可以證明，如果無功功率的符號以吸收超前無功功率為正，吸收滯后無功功率為負(fù)，則當(dāng)滯后于，SVG