【正文】 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 無功功率的基本概念 5 無功補(bǔ)償?shù)淖饔?6 國內(nèi)外研究狀況 7 國內(nèi)情況 7 國外情況 8 常見無功補(bǔ)償裝置 8 靜止無功發(fā)生器的優(yōu)點(diǎn) 10 論文的主要研究內(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)增長和資源的減少，這種矛盾還會(huì)不斷加劇。電力電子裝置等非線性裝置也要消耗無功功率，特別是各種相控裝置。在正弦電路中，無功功率的概念有清楚的物理意義，無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。電網(wǎng)無功功率不平衡將導(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。（4）研究無功功率，可以保證電能質(zhì)量，促使電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)功率因數(shù)很低，這種沖擊性無功功率會(huì)使電網(wǎng)電壓劇烈波動(dòng)，甚至?xí)菇釉谕浑娋W(wǎng)上的用戶無法正常工作。因此，合理的方法應(yīng)當(dāng)是，在需要消耗無功功率的地方產(chǎn)生無功功率[5,6]，即進(jìn)行無功補(bǔ)償。 國內(nèi)外研究狀況由于電力系統(tǒng)中無功功率的有害性，人們很早就對(duì)各種補(bǔ)償技術(shù)有所認(rèn)識(shí)。一般來說，如果要它們糾正短時(shí)()電壓升高和電壓下降，則必須把它們迅速地投入和切除，在某些場合下，這種操作要反復(fù)進(jìn)行，使用傳統(tǒng)的機(jī)械開關(guān)裝置，實(shí)際上是做不到這一點(diǎn)的。靜止補(bǔ)償器最重要的性質(zhì)是它能維持其端電壓實(shí)際上不發(fā)生變化，所以它要連續(xù)調(diào)節(jié)與電力系統(tǒng)變換功率，其第二個(gè)重要性質(zhì)是響應(yīng)速度。從國外引進(jìn)的靜態(tài)補(bǔ)償為樞紐變電站或大型企業(yè)所用的大容量靜態(tài)補(bǔ)償，對(duì)于中小型中低壓電網(wǎng)或中小型企業(yè)所需的無功，多采用并聯(lián)電容器組的辦法。相控閥調(diào)節(jié)電抗器(TCR) (或相控閥高阻抗變壓器) 及自飽和電抗器。主要以晶閘管投切電容器(TSC)和晶閘管控制電抗器(TCR)為代表。它是專門用來產(chǎn)生無功功率的同步電機(jī)，在過勵(lì)磁或欠勵(lì)磁的情況下，可以分別發(fā)出不同大小的容性或感性無功功率。這種連續(xù)調(diào)節(jié)是依靠調(diào)節(jié)TCR中晶閘管的觸發(fā)角得以實(shí)現(xiàn)的。 靜止無功發(fā)生器的優(yōu)點(diǎn)綜合起來，靜止無功發(fā)生器與靜態(tài)無功功率補(bǔ)償器、同步調(diào)相機(jī)以及SVC裝置相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）在提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性、阻尼系統(tǒng)震蕩等方面的性能大大優(yōu)于傳統(tǒng)的同步調(diào)相機(jī)。（7）對(duì)系統(tǒng)電壓進(jìn)行瞬時(shí)補(bǔ)償，即使系統(tǒng)電壓降低，它仍然可以維持最大無功電流，即SVG產(chǎn)生無功電流基本不受系統(tǒng)電壓的影響。（11）運(yùn)行范圍大。（15）電壓閃變抑制能力倍增。（3）重點(diǎn)介紹了SVG穩(wěn)定電力系統(tǒng)電壓的理論研究；通過公式推導(dǎo)，闡述了SVG是如何穩(wěn)定系統(tǒng)電壓的。本章在分析SVG 工作原理的基礎(chǔ)上，對(duì)SVG的電壓電流特性和諧波特性等工作特性進(jìn)行了分析。電壓型橋式電路，還需再串聯(lián)上連接電抗器才能并入電網(wǎng)；電流型橋式電路，還需在交流側(cè)并聯(lián)上吸收換相產(chǎn)生的過電壓的電容器；實(shí)際上，由于運(yùn)行效率的原因，迄今投入實(shí)用的SVG大都采用電壓型橋式電路，因此SVG 往往專指采用自換相的電壓型橋式電路作為動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)难b置。圖 21 電壓型SVG電路（1）在圖22的等效電路中，將連接電抗器視為純電感，沒有考慮其損耗以及變流器的損耗，因此不必從電網(wǎng)吸收有功能量。由于SVG正常工作是就是通過電力電子元件開關(guān)的導(dǎo)通和阻斷將直流側(cè)電壓轉(zhuǎn)換成交流側(cè)與電網(wǎng)同頻率的輸出電壓，如同一個(gè)電壓型變流器，只不過其交流側(cè)輸出接的不是無源負(fù)載，而是電網(wǎng)。此時(shí)，將變流器本身的損耗也歸算到交流側(cè)，并歸入連接電抗器電阻中統(tǒng)一考慮。此外，SVG裝置用銅和鐵較少，具有優(yōu)良的補(bǔ)償特性，雖然由于控制復(fù)雜且全控器件價(jià)格昂貴還沒有普及，但其優(yōu)越性能必將使其成為未來諧波抑制和無功功率補(bǔ)償設(shè)置的重要發(fā)展方向，是新一代無功功率補(bǔ)償裝置的代表。如果使用降壓變壓器將SVG連入電網(wǎng)，則還可以利用降壓變壓器的漏抗，所需的連接電抗器進(jìn)一步減小。由此可知，SVG具有總體成本低的潛在優(yōu)勢(shì)。設(shè)負(fù)荷變化很小，故有遠(yuǎn)小于，則假定遠(yuǎn)小于時(shí)，由圖32可以看出，該特性曲線是向下傾斜的，即隨著系統(tǒng)供給的無功功率的增加，供電電壓下降。系統(tǒng)無功負(fù)荷正常時(shí)的特性補(bǔ)償器系統(tǒng)無功負(fù)荷正常時(shí)，無需補(bǔ)償器提供無功功率。換而言之，檢測(cè)算法和控制策略是直接決定著控制系統(tǒng)的控制性能和SVG的輸出性能。SVG作為快速補(bǔ)償干擾性負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生不利影響的動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償裝置，他的控制策略的選取原則與SVC裝置一樣。這樣，在SVG的控制系統(tǒng)中，需要檢測(cè)的信號(hào)主要是系統(tǒng)的電壓和無功電流以及SVG輸出的電壓、電流和SVG直流側(cè)的電壓或電流?？梢娫诮墙^對(duì)值不致太大的范圍內(nèi)，與接近為線性的正比關(guān)系。當(dāng)暫態(tài)過程完畢時(shí)，、必然滿足上述關(guān)系式。（2）直接控制比間接控制的系統(tǒng)穩(wěn)定性高。指明了改善電壓調(diào)整，提高電壓穩(wěn)定度的重要性，其次詳細(xì)說明了SVG是如何穩(wěn)定電壓，通過公式的推導(dǎo)，加以詳細(xì)說明。 SVG仿真模型的建立現(xiàn)模擬如圖41所示的SVG型靜止無功補(bǔ)償器。電壓和電流都能夠穩(wěn)定。并且闡述了靜止無功發(fā)生器的工作特性。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。5 結(jié)論 靜止無功發(fā)生器(SVG)的發(fā)展是電力電子技術(shù)與電力系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物，也和現(xiàn)代控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)所取得的巨大進(jìn)展密切相關(guān)。該仿真圖為一個(gè) 100Mvar的SVG型靜止無功補(bǔ)償器控制一個(gè)6000MVA 735kV的系統(tǒng)。4 SVG工作原理的仿真研究 引言MATLAB是由美國MathWorks公司發(fā)布的主要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。（4）SVG采用電流直接控制方法后，其響應(yīng)速度和控制精度將比間接控制法有很大的提高，在這種控制方法下，SVG實(shí)際上已經(jīng)相當(dāng)于一個(gè)受控的電流源，但直接控制法由于是電流瞬時(shí)值的跟蹤控制，因而要求主電路電力半導(dǎo)體器件有較高的開關(guān)頻率，這對(duì)于大容量的SVG目前是難以做到的。理論上，各種PWM技術(shù)都可以對(duì)SVG的交流側(cè)產(chǎn)生的電流進(jìn)行控制，并且由于電流直接控制對(duì)SVG輸出的無功電流進(jìn)行直接控制，因此比電流間接控制更能精確的控制SVG輸出的無功電流。圖 33 、與的關(guān)系曲線另外，由式（21）還可得SVG交流側(cè)輸出電壓為： （25）也就是說，穩(wěn)態(tài)下角與變流器交流側(cè)基波電壓的大小也是一一對(duì)應(yīng)的。SVG的控制策略很多，概括起來，根據(jù)是否直接控制SVG的輸出電流來分，可以分為電流間接控制和電流直接控制兩種方法。從SVG的工作原理分析可知，SVG的輸出電流主要是無功電流控制SVG輸出的無功電流（無功電流有效值或瞬時(shí)無功電流）或者無功功率（無功功率或瞬時(shí)無功功率），也就改變了SVG吸收無功功率的大小和性質(zhì)。由于SVG的控制系統(tǒng)是為獲取所需的控制信號(hào)和動(dòng)態(tài)特性對(duì)檢測(cè)信號(hào)和給定參考輸入量進(jìn)行處理，一切控制都是圍繞這一要求進(jìn)行的。圖 32 系統(tǒng)電壓與無功功率變化曲線 SVG的控制方法SVG的控制系統(tǒng)是一個(gè)包括檢測(cè)、控制和驅(qū)動(dòng)等多個(gè)環(huán)節(jié)的復(fù)雜系統(tǒng)。一一系統(tǒng)短路容量。而電力系統(tǒng)的運(yùn)行電壓水平取決于電力系統(tǒng)的無功功率平衡，有充足的無功電源是保證電力系統(tǒng)有較好運(yùn)行電壓水平的必要條件。若對(duì)SVG補(bǔ)償?shù)臒o功電流或無功功率進(jìn)行反饋控制，則響應(yīng)速度快。而對(duì)SVC 系統(tǒng)，由于其所能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，因而隨著電壓的降低而減小。因此，實(shí)際上變流器交流測(cè)電壓與電流的相位差并不是嚴(yán)格的，而是比略小。考慮到連接電抗器的損耗和變流器本身的損耗（如管壓降、線路電阻等），并將總的損耗集中作為連接電抗器的電阻考慮，則SVG的實(shí)際單相等效電路如圖25所示。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。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。 （4）在MATLAB/SIMULINK環(huán)境下對(duì)SVG無功補(bǔ)償進(jìn)行了仿真研究。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。SVG通過直接調(diào)節(jié)無功電流實(shí)現(xiàn)無功功率補(bǔ)償，其輸出電流不依賴于電壓，表現(xiàn)為恒流源特性；SVC通過調(diào)節(jié)等值阻抗實(shí)現(xiàn)無功功率補(bǔ)償，其輸出電流和電壓成線性關(guān)系。在多種形式的SVC裝置中，SVC本身產(chǎn)生一定量的諧波。（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)。 靜止無功發(fā)生器靜止無功發(fā)生器（Static Var Generator，簡稱SVG）也是一種電力電子裝置。 靜止無功補(bǔ)償器早期的靜止無功補(bǔ)償器(Static Var Compensator，簡稱SVC)是飽和電抗器(Saturated Reactor，簡稱SR)型的。從電力系統(tǒng)的誕生開始，無功補(bǔ)償裝置就開始在電力系統(tǒng)中應(yīng)用，同步發(fā)電機(jī)可以看作是最早的無功補(bǔ)償裝置。觸點(diǎn)開關(guān)為實(shí)現(xiàn)感性或容性無功的連續(xù)可控調(diào)節(jié)提供了簡便、可靠、靈活的技術(shù)。對(duì)于偏離規(guī)定功率因數(shù)較大的企業(yè)，電力部門會(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)有大量剩余無功功率，引起電網(wǎng)電壓升高，危害用戶。但是它們都是利用可控硅晶閘管進(jìn)行換相控制，在無功變動(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產(chǎn)生感性和容性無功，因而人們期待有新的補(bǔ)償方式改善上述缺陷。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。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。在長距離輸電線路中選擇合適的地