【導(dǎo)讀】brieflyaddressed.IGBT,…devices.frequency,andphase.

　　

【正文】 00Mvar 電容，或100Mvar 電感和 200Mvar 電容。 STATCOM 電壓源變換器（ VSC）是一種靜止同步補(bǔ)償器，其將直流電壓轉(zhuǎn)換成輸出電壓與期望的振幅，頻率和相位的三相組的基本電子部件。 有不同的方法來實(shí)現(xiàn)電壓源轉(zhuǎn)換器，省電實(shí)用的應(yīng)用程序?；谥C波和損失的考慮，脈沖寬度調(diào)制（ PWM）或多個(gè)轉(zhuǎn)換器的使用。 本質(zhì)上， STATCOM具有相對于電感和電容的 無功功率 對稱的評(píng)級(jí) 。例如，評(píng)級(jí)可 8 以是 100無功電感和 100無功電 容。對于不對稱的評(píng)級(jí)， STATCOM需要一個(gè)互補(bǔ)的無功功率源。這可以實(shí)現(xiàn)，例如用 MSC。 7 功能等級(jí)的概念 傳統(tǒng)上 ,SVC的常見的設(shè)計(jì)已被用于處理不同類型的網(wǎng)絡(luò)問題。今天的趨勢，然而 ，是定制的 SVC作擬定用途。 這是很重要的 ,為了使 SVC成本效率 更高 。 對于穩(wěn)態(tài)電壓支持，即要遵循日常負(fù)載模式，散裝無功功率加上無級(jí)平滑的電壓控制是需要的。游標(biāo)電壓調(diào)節(jié)可通過 TCR 的運(yùn)行與諧波濾波器并聯(lián)設(shè)置。 大部分無功功率是 通過由 SVC 控制器管轄機(jī)械開關(guān)電容器組（ MSC）或反應(yīng)器（ MSR）提供的。 因此 SVC提供持續(xù)保持平穩(wěn)電壓的目的 ，試行 MSC切換。 如果任務(wù)是支持系統(tǒng)故障后的電壓不穩(wěn)或不可接受的電壓水平的有限 ，大量快速可控的無功功率是需要 一個(gè)短的持續(xù)時(shí)間 。 一個(gè) SVC附加 TSC是個(gè)不錯(cuò)的選擇?；謴?fù)后的電壓支持 也可能是必要的，這然后優(yōu)選通過由 SVC控制的 MSC提供。 對于暫時(shí)過電壓， 大型感應(yīng)所需無功功率是一個(gè) 很短的時(shí)間周期。 標(biāo)準(zhǔn)的 TCR 具有一定的短時(shí) 過載 電流能力。這種能力可以很容易地?cái)U(kuò)展，通過降低其穩(wěn)態(tài) 操作 溫度和―上漿 ‖反應(yīng)堆。 增強(qiáng)的 SVC SVC 的 特性在低電壓可以通過增加一個(gè)額外的 TSC 有效地改進(jìn)。 這個(gè)分支的目的只有在欠壓條件下 進(jìn)行操作。它可以在 SVC 的其他部分沒有引入額外的成本增加。最重要的是，目前電源變壓器的額定電流或電壓能力并不需要增加。 電源變壓器在有限的時(shí)間內(nèi)允許大 過電流 (IEEE c57 115可以用作 有效 容量 指南 )。 在許多情況下， 3倍過載電流為 10秒是可用的。額外的 TSC的評(píng)級(jí)通常被設(shè)定在 50? 100％ 的 SVC等級(jí)的范圍內(nèi)。 SVC短時(shí)過載 從 SVC 的給定電壓的最大功率是由它的電抗決定的。無過載容量可用，除非電抗降低，例如，通過添加一個(gè) TSC。 對于過電壓，然而， SVC電抗 不再是限制因素； 相反，由 元件的電流極限定義的。 在大多數(shù)情況下，各晶閘管設(shè)置的限制。該設(shè)計(jì)是由使晶閘管的電壓在一個(gè)允許的最大溫度，最大穩(wěn)定狀態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行。 一個(gè)邊緣破壞性的溫度 以在處理故障情況下被保留。美國福布斯附近的德盧斯的 500 kV靜態(tài) VAR系統(tǒng)是一個(gè)有趣的增強(qiáng)型 SVC [ 5 ]的例子。 8 諧波 SVC和 STATCOM兩個(gè)產(chǎn)生諧波。 SVC的 TCR是一個(gè)諧波電流源。網(wǎng)絡(luò)諧波電壓失真的發(fā)生是由于電流輸入電力系統(tǒng)的結(jié)果。該 STATCOM是一個(gè)諧波電壓源。電網(wǎng)電壓諧波失真的發(fā)生是 STATCOM相阻抗與網(wǎng)絡(luò)之間的阻抗分壓的結(jié)果。 諧波主要是 SVC 在低頻產(chǎn)生的， 第十五以上的諧波貢獻(xiàn)通常是 很 小 的 。在較低的 9 頻率所需要產(chǎn)生 的 較大過濾器。 SVC通常至少有 5次和 7次的諧波濾波器 。 該過濾器的評(píng)級(jí)是在的 TCR大小的 2550％ 的范圍內(nèi)。 STATCOM 的 PWM 操作其主要的諧波產(chǎn)生在更高的頻率。主要貢獻(xiàn)是在 PWM 開關(guān)頻率的奇數(shù)倍 。在偶數(shù)倍的水平較低。該諧波隨頻率的增加產(chǎn)生衰減。 STATCOM還可能在相同的光譜與常規(guī)的 SVC 產(chǎn)生諧波。幅值依賴于轉(zhuǎn)換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和所使用的調(diào)制和開關(guān)頻率。在大多數(shù)情況下 STATCOM以及 SVC需要諧波濾波器。 9 安裝 越來越頻繁地用于 準(zhǔn) STATCOM 或 SVC 的封裝被限制。目前的趨勢是，在許多其他領(lǐng)域，在更小的空間更多的容量。對于極其嚴(yán)格的設(shè)計(jì)要求，然而，導(dǎo)致更高的成本。在一般的封裝問題似乎不妨礙 STATCOM 或 SVC 的利用率，但偶爾， STATCOM 已首選根據(jù)預(yù)期的更小的空間。 當(dāng)比較 SVC 與 STATCOM， 這種假設(shè)很容易讓人認(rèn)為后者將適合在一個(gè)更小的空間， 為被動(dòng)反應(yīng)元件（空芯電抗器及高壓電容器）是 ‖代替 ―半導(dǎo)體組件。 在作者看來，然而這種假設(shè)還有待實(shí)踐證明。 主要原因是 電壓源轉(zhuǎn)換器的概念應(yīng)用于 STATCOM迄今已經(jīng)建有幾個(gè)并聯(lián)的（甚至多達(dá)八 個(gè)）逆變器橋。 這種設(shè)計(jì)理念意味著許多的電流路徑 ，高故障電流和復(fù)雜磁性轉(zhuǎn)換器與電網(wǎng)之間 的接口 ?？傊?，不是所有的 STATCOM出來的縮減和 SVC相比。在 STATCOM的較高的損失將需要較大的冷卻設(shè)備。 另外 在 STATCOM的較高的損失將需要較大的冷卻設(shè)備。 然而，由于 STATCOM技術(shù)的發(fā)展，包括使用的非常緊湊的變頻器組件與串聯(lián)連接的半導(dǎo)體器件，和脈沖寬度調(diào)制，有小型化的明確的潛力。 在 SVC的情況下 , 該行業(yè)有一個(gè)長 久 的產(chǎn)品開發(fā)，必要時(shí)，已采取措施來縮小安裝。這些措施包括提高設(shè)備設(shè)計(jì) 、 堆疊組件（電抗器和電容器）， 母線和附近的非磁性材料的結(jié)構(gòu)使用垂直取向。 在一些極端情況下，鐵芯電抗器已經(jīng)被利用，以允許安裝在非常狹窄的場所。 除了更高的功率密度的發(fā)展高功率晶體閘流管和電容器有助于身體較小的SVC。 發(fā)展 更高大功率晶閘管和電容器的功率密度有助于 SVC 裝置 在物理上做出貢獻(xiàn)是較小的。 10 生命 周期 的更新 成本 這是作者的經(jīng)驗(yàn)， 今天 SVC 的投資成本是比同類 STATCOM 大幅降低。由于STATCOM提供更好的性能， 因此要選擇的情況下這可能是 合理 的，如在大型電弧爐或與有功功率變換組合的閃爍補(bǔ)償（背靠背直流工程）。兩個(gè)不同的概念，不能在子系統(tǒng)基礎(chǔ)相比， 但很明顯，在 VSC 方案 中使用的半導(dǎo)體器件的成本下降必須顯著有利于STATCOM的總體成本。在其他行業(yè)使用的高功率半導(dǎo)體器件，如電力牽引和驅(qū)動(dòng)器，長期以來主流過渡到 VSC 技術(shù)的完成，我們有理由相信，傳輸應(yīng)用，受益于牽引和驅(qū)動(dòng)器的發(fā)展，將隨之而來。 雖然在這些領(lǐng)域的半導(dǎo)體體積相對較小， STATCOM成本 有 10 降下來的潛力。 除了損失， STATCOM與 SVC的壽命周期費(fèi)用將由操作和維修所需的努力 推 動(dòng)。這兩種技術(shù)可以被認(rèn)為是免維護(hù)的預(yù)計(jì)每年平均用 1–2天 來 維修最少的設(shè)備 。 維護(hù)主要是需要輔助系統(tǒng)如轉(zhuǎn)換器冷卻和建筑 系統(tǒng)?？傊?，在這些努力的成本差異 ， STATCOM與SVC比較時(shí)，可以忽略不計(jì)。 11 損耗 SVC 的主要損失是 ―降壓變壓器、晶閘管控制的空氣芯電抗器、晶閘管閥。對STATCOM轉(zhuǎn)換器中的損失占主導(dǎo)地位的橋梁。這兩種技術(shù)的長期損失將取決于每個(gè)安裝的具體操作。 在傳輸投資的評(píng)價(jià)也越來越多地包含在整個(gè)生命周期中， 不僅初期投資。那么損耗將變得越來越重要。以每股 3000美元 /kW（ 基于 30年）典型的評(píng)價(jià)，并額外平均評(píng)價(jià)說 300千瓦（相比于一個(gè) SVC），對 STATCOM的額外負(fù)擔(dān)是顯著的損耗。 評(píng)估損失在全輸出將大大有助于此，但 這些重量少的差異將更小。這里的進(jìn)化不利于STATCOM作為其足夠的性能，具有高頻率的 PWM 實(shí)現(xiàn)的，這意味著損失將相當(dāng)高，即使在 小的無功功率輸出。 我們預(yù)計(jì)大多數(shù)公用事業(yè)經(jīng)營其設(shè)施接近零無功輸出， 以 SVC 或 STATCOM 用于動(dòng)態(tài)電壓支持。 在這種情況下，這兩種技術(shù)將使用遠(yuǎn)低于 ％ 的損耗（以 “ 階梯式 ”變壓器額定值）。然而，損失通常會(huì)增加較快，應(yīng)工作點(diǎn)從零點(diǎn)偏移。 這對 SVC 和STATCOM 是有效的。 SVC 將 會(huì)與開關(guān)電容器和可控電抗器在同一時(shí)間頻繁操作，而STATCOM轉(zhuǎn)換器損失將 隨 輸出電流迅速增加。 STATCOM在額定輸出的損失會(huì)比 SVC更高。 12 結(jié)論 我們已經(jīng)研究了 SVC 和 STATCOM 在電力系統(tǒng)的性能。 基于分析和仿真研究， 提出了研究 SVC 和 STATCOM 對電力系統(tǒng)的影響 。結(jié)果表明，這兩種設(shè)備顯著提高電力系統(tǒng)的瞬態(tài)電壓特性。 雖然 SVC 和 STATCOM 工作原理上的不同， 它們對提高電力系統(tǒng)輸電能力的影響。 具體來說，我們描述了 ―增強(qiáng) ‖SVC的 電壓恢復(fù)性能類似于 STATCOM裝置。其他問題，如 損耗 ， 封裝 ，諧波等，必須檢查每個(gè)場景的最佳投資。