【正文】 本文介紹了本文介紹了無功功率的基本概念，介紹了無功功率對電力系統(tǒng)的影響以及無功補(bǔ)償?shù)淖饔?。附加的工具箱（單?dú)提供的專用 MATLAB 函數(shù)集）擴(kuò)展了 MATLAB 環(huán)境，以解決這些應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)特定類型的問題。電流直接控制的PWM策略很多，最常用的方法有三角形波比較法、滯環(huán)比較法和空間電壓矢量法。由圖中電網(wǎng)電壓、變流器交流測電壓和連接電抗壓降構(gòu)成的三角形關(guān)系，可得如下等式： （21）式中，為與的相位差，以超前時為正；為連接電抗器的阻抗角；、與分別為、與的模。因此，SVG控制策略應(yīng)根據(jù)不長期要實(shí)現(xiàn)的功能和應(yīng)用場合，以決定采用開環(huán)控制、閉環(huán)控制或兩者相結(jié)合的控制策略。這就是對無功功率進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償?shù)幕驹?。SVG要使用數(shù)量較多的較大容量全控型元件，其價(jià)格目前仍比SVC使用的普通晶閘管高得多。如果單純用于補(bǔ)償無功功率，可用移相多重連結(jié)的方法來降低其補(bǔ)償電流中的諧波。在這種情況下，只需使與相同，僅改變的幅值大小即可以控制SVG從電網(wǎng)吸收的電流是超前還是滯后，并且能控制該電流的大小。實(shí)際上，考慮到變流電路吸收的電流并不只含基波，其諧波的存在也多少會造成總體來看有少許無功能量在電源與SVG 之間往返；所以，為了維持橋式變流電路的正常工作，其直流側(cè)仍需要一定大小的電感或電容作為儲能元件，但所需儲能元件的容量遠(yuǎn)比SVG 所能提供的無功容量要小。通過SIMULINK建立了SVG仿真模型，仿真結(jié)果驗(yàn)證了該算法的有效性，驗(yàn)證了SVG在無功補(bǔ)償、穩(wěn)定系統(tǒng)電壓及消除自身諧波方面所起的重要作用。（9）SVG不需要大容量的電容、電感等儲能元件，在網(wǎng)絡(luò)中普遍使用也不會產(chǎn)生諧波，而使用SVC或固定電容器補(bǔ)償，如果系統(tǒng)安裝臺數(shù)較多，有可能會導(dǎo)致系統(tǒng)諧振的產(chǎn)生。SVG屬于第三代靜止無功補(bǔ)償技術(shù)。但是，它只能補(bǔ)償固定的無功功率，不能跟蹤負(fù)荷無功需求的變化，實(shí)現(xiàn)對無功功率的動態(tài)補(bǔ)償。(BBC)，瑞典通用電氣公司，美國的通用電氣公司(GE)及西屋公司，日本的富士公司等均發(fā)展了不同類型的靜補(bǔ)技術(shù)。同步調(diào)相機(jī)具有調(diào)相的優(yōu)點(diǎn)，但動態(tài)響應(yīng)速度慢，發(fā)出單位無功功率的有功損耗大，運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜，不適應(yīng)各類非線性負(fù)載的快速變化。（4）通過控制功率變化，阻尼系統(tǒng)振蕩。無功功率的增加，使得總電流增大，因而使得設(shè)備及線路的損耗增加，這是顯而易見的。近年來，國內(nèi)外學(xué)者又提出了廣義平均無功功率、瞬時無功功率以及廣義瞬時無功功率的概念。異步電動機(jī)和變壓器所消耗的無功功率在電力系統(tǒng)所提供的無功功率中占有很高的比例。Compensator 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)無功功率不足、電壓波動與閃變、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。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)。另外，這些裝置也會產(chǎn)生大量的諧波電流，而諧波源都是要消耗無功功率的。與無功功率問題相關(guān)的技術(shù)問題很多，主要有：無功功率靜態(tài)穩(wěn)定問題；電容性無功功率引起的發(fā)電機(jī)自勵磁問題；沖擊性無功負(fù)荷的調(diào)節(jié)問題；無功功率的高次諧波公害和閃變問題；跟隨饋電系統(tǒng)引起的負(fù)荷功率因數(shù)的變化與改善問題。（4）對電力系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備來說，無功電流的增大，對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的去磁效應(yīng)增加，電壓降低，如過度增加勵磁電流，則使轉(zhuǎn)子繞組超過允許溫升。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。但是它們都是利用可控硅晶閘管進(jìn)行換相控制，在無功變動時容易發(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。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)。 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。（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。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。 （4）在MATLAB/SIMULINK環(huán)境下對SVG無功補(bǔ)償進(jìn)行了仿真研究。因此，當(dāng)僅考慮基波頻率時，SVG 可以等效地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?？紤]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。而對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。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。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)是一個包括檢測、控制和驅(qū)動等多個環(huán)節(jié)的復(fù)雜系統(tǒng)。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無功電流）或者無功功率（無功功率或瞬時無功功率），也就改變了SVG吸收無功功率的大小和性質(zhì)。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應(yīng)的。（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)于一個受控的電流源，但直接控制法由于是電流瞬時值的跟蹤控制，因而要求主電路電力半導(dǎo)體器件有較高的開關(guān)頻率，這對于大容量的SVG目前是難以做到的。該仿真圖為一個 100Mvar的SVG型靜止無功補(bǔ)償器控制一個6000MVA 735kV的系統(tǒng)。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。電壓和電流都能夠穩(wěn)定。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。當(dāng)暫態(tài)過程完畢時，、必然滿足上述關(guān)系式。這樣，在SVG的控制系統(tǒng)中，需要檢測的信號主要是系統(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。換而言之，檢測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。設(shè)負(fù)荷變化很小，故有遠(yuǎn)小于，則假定遠(yuǎn)小于時，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。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。此時，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。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。本章在分析SVG 工作原理的基礎(chǔ)上，對SVG的電壓電流特性和諧波特性等工作特性進(jìn)行了分析。（15）電壓閃變抑制能力倍增。（7）對系統(tǒng)電壓進(jìn)行瞬時補(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。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。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。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。一般來說，如果要它們糾正短時()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。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。（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。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。關(guān)鍵詞： 無功補(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 pensat