【導讀】統(tǒng)電壓,系統(tǒng)振蕩的作用。果表明論文選定的STATCOM方案正確，具有良好的無功性能。導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致。含我為獲得及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。明并表示了謝意。以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。絡(luò)逐漸形成,負荷的快速增長對無功的需求大幅上升。無功功率并不是無用功率,而是。級的無功平衡,是電能質(zhì)量的重要指標之一。無功功率的傳輸不但會產(chǎn)生很大的有功損。統(tǒng)產(chǎn)生以下一系列的負面影響。我國電網(wǎng)的建設(shè)和運行中長期存在的一個問題是無功補償容量不足和配備不合理，特別是可調(diào)節(jié)的無功容量不足，快速響應(yīng)的無功調(diào)節(jié)設(shè)備更少。近年來，隨著大功率非。動態(tài)無功補償是一種提高電壓穩(wěn)定性的經(jīng)濟、有效的措施，是促進電網(wǎng)安全穩(wěn)定和。戰(zhàn)略防御的客觀需求。因此動態(tài)無功補償技術(shù)己成為電力電子技術(shù)和電力系統(tǒng)研究領(lǐng)域。所面臨的一個重大課題，正在受到越來越多的關(guān)注。

　　

【正文】 行試驗，然而沒有經(jīng)過實驗研究是不能將設(shè)計好的系統(tǒng)直接放到實際中去的，因此必須對其進行模擬實驗研究。在有些情況 下，可以構(gòu)造出一套物理模擬裝置來進行試驗，但這種方法非常費時而且費用又高，而在有些情況下物理模擬模型幾乎是不可能的。近年來，隨著計算機的迅速發(fā)展，采用計算機對實驗裝置進行數(shù)學仿真的方法己被人們采納。這里的實驗裝置仿真就是以實驗裝置的數(shù)學模型為基礎(chǔ)，借助計算機對系統(tǒng)的動靜態(tài)過程進行實驗研究。這種研究的特點是：將實際系統(tǒng)的運動規(guī)律用數(shù)學表達式加以描述，它通常是一組常微分方程或差分方程，然后利用計算機求解這一數(shù)學模型，以達到對系統(tǒng)進行分析研究的目的。 MATLAB 是一種面向科學與工程計算的高級語言，它集科學計算、 自動控制、信號處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和圖像處理等學科的功能于一體，由 Mathworks 公司于上世紀八十年代推出。經(jīng)過 Mathworks 公司的不斷完善，時至今日， MATLAB 己經(jīng)發(fā)展成為適合多學科、多工作平臺的功能強勁的大型軟件。 MATLAB 是一個高度集成的系統(tǒng)，分為兩部分 :核心部分和各種可選的工具箱。核心部分有數(shù)百個內(nèi)部核心函數(shù)；工具箱又分為功能性工具箱和學科性工具箱。 MATLAB 提供的 Simulink 是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真和分析的軟件包，它支持線性和非線性系統(tǒng)，能夠在連續(xù)時間域、離散時間域或兩者混合 的時間域里進行建模。 Simulik 提供了進行系統(tǒng)級仿真的各種模塊，包括基本模塊和一些擴展模塊。更令人稱道的是， Simulink 提供了一套強大的 S函數(shù)機制，擴展了 simulink 的功能。 S 函數(shù)是一個動態(tài)系統(tǒng)的計算機語言描述，采用特殊的調(diào)用語法，使函數(shù)和 Simuhnk 方程解法器進行交互，建立起由基本模塊難以搭接起來復雜的模型，使得用戶可以隨心所欲的建立起自己的仿真系統(tǒng)。在過去幾年里， simulink 己經(jīng)成為教學和工業(yè)應(yīng)用中對動態(tài)系統(tǒng)進行建模時使用的最為廣泛的軟件包。 Simulink 的內(nèi)嵌的庫模塊 Power System Blockset(PSB)為工程技術(shù)人員對電力系統(tǒng)快捷的進行建模和仿真，提供了一個現(xiàn)代設(shè)計工具。 PSB 提供了對電力系統(tǒng)建模時需要的大部分模塊，如變壓器、導線、負載、電機以及電力電子元件網(wǎng)等。用戶通過簡單的點擊和拖拽操作，可以快速的建立起正確的電路拓撲并能對電路模型進行分析，節(jié)省用戶的時間與精力 [16]。 另外，用戶可以建立起具有層次性、封裝性的仿真功能模塊，便于參數(shù)的修改，更便于日后的分析和維護?？偟膩碚f，使用 Simulink 可以很容易的建立起層次分明、結(jié)構(gòu)完整、分析準確并極具指導性的仿真系統(tǒng)。 前 幾章中對 STATCOM 系統(tǒng)無功檢測方法和補償電流控制策略進行了系統(tǒng)分析，為驗證上文中所提算法的正確性和可行性，本章的任務(wù)就是使用 MATLAB 及其配套工具包，設(shè)計出一套靜止無功發(fā)生裝置的仿真模型，對已形成的檢測方法的正確性進行檢驗；根據(jù)仿真試驗，確定實際無功補償裝置的一些關(guān)鍵參數(shù)，為實驗研究提供支持。 STATCOM 仿真模型建立 STATCOM 系統(tǒng)是一個非線性、強耦合、復雜的控制系統(tǒng)，在實驗裝置設(shè)計及制作前對系統(tǒng)進行仿真研究是非常必要的。仿真研究有以下作用： ，加深對其控制 規(guī)律的的認識及理解 。 。 (如濾波器環(huán)節(jié) )的參數(shù)設(shè)計需要用仿真來求取。 為了使仿真系統(tǒng)能夠盡可能逼近實際系統(tǒng)參數(shù)和運行狀況，在建立系統(tǒng)仿真模型時，本文的設(shè)計采用了 MATLAB 軟件自帶的元件庫進行組合建模，分別采用了 simulink仿真模塊、 SymPowersystem 工具箱 STATCOM 仿真模型，電路參數(shù)也盡可能根據(jù)實際系統(tǒng)設(shè)置。 首先是整個仿真系統(tǒng)的系統(tǒng)全圖，如下圖 圖 仿真模型全圖 在上述仿真模型中，首先是直流側(cè)大電容為模型提供一個直流電壓信號，然后這個直流電壓信號被輸入到三相逆變器中，經(jīng)過逆變器以后這個直流電壓信號變成幾個相位相差若干度的交流方波信號，這些交流方波信號被送到變壓器中，變壓器的作用就是將這些相位不同的方波信號串聯(lián)在一起，使之最后的輸出為交流正弦波信號。 下圖分別是逆變器輸出電壓、變壓器輸出電壓、輸出電壓的測量接線圖。 圖 逆變器輸出電壓測量接線圖 圖 變壓器輸出電壓測量接線圖 圖 輸出電壓測量接線圖 仿真結(jié)果 （ 1）逆變器輸出端波形 經(jīng)逆變器 1Y后的 A相電壓波形 經(jīng)逆變器 1D后的 A相電壓波形 經(jīng)逆變器 2Y 后 A相電壓波形 經(jīng)逆變器 2D后 A相電壓波形 （ 2）變壓器輸出端波形 經(jīng)變壓器 Tr2D后 A相電壓波形 經(jīng)變壓器 Tr2Y后 A相電壓波形 經(jīng)變壓器 Tr1D后 A相電壓波形 （ 3）輸出波形 輸出波形 比較上面的圖 到 的 仿真圖可知，當直流電壓信號從逆變器出來時變?yōu)橄辔换ゲ幌嗤慕涣鞣讲ㄐ盘?，而這些方波信號經(jīng)過變壓器的不斷疊加，逐漸向正弦波變化 ，直到從最后一個變壓器出來，由圖 可以看到，當這些方波經(jīng)變壓器的疊加后已經(jīng)變?yōu)榻涣髡也ā? 為了驗證 仿真模型的正確性以及 STATCOM 裝置對系統(tǒng)的影響 ,我們將其與一個單機無窮大系統(tǒng)連接起來 ,如圖 1 所示： 圖 單機無窮大系統(tǒng)仿真模型 假定線路 2在 t=，在 t=，通過仿真研究 STATCOM在系統(tǒng)暫態(tài)故障中對維持節(jié)點電壓和抑制電壓閃變，阻尼系統(tǒng)振蕩以及提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性等方面的影響。 圖 所示為系統(tǒng)故障時安裝 STA TCOM 前后的 STA TCOM 安裝處母線電壓的變化曲線。由圖可見 ,當 STA TCOM 未接入系統(tǒng)時 ,故障瞬間其安裝處母線電壓迅速下降 ,系統(tǒng)不穩(wěn)定 。故障切除后 ,母線電壓有所回升 ,但系統(tǒng)仍不穩(wěn)定。當 STA TCOM 接入系統(tǒng)后 ,故障瞬間其母線電壓也存在短時下降 ,但故障切除后 ,在 t = 8s 時母線電壓趨于穩(wěn)定 ,系統(tǒng)暫態(tài)性能得到了較大改善?？梢?, STA TCOM 在維持節(jié)點電壓和抑制電壓閃變方面發(fā)揮了顯著作用。 圖 系統(tǒng)故障時 STATCOM 安裝處母線電壓變化曲線 5 結(jié)論與展望 本文介紹了無功補償?shù)淖饔门c發(fā)展，在對比中說明 STATCOM 作為新型無功調(diào)節(jié)裝置的優(yōu)點，實現(xiàn)了高可靠性、高暫態(tài)穩(wěn)定性、控制靈活、連接電抗小、諧波量小等優(yōu)點。 本文根據(jù) STATCOM 的仿真模型，對 STATCOM 的輸入電壓、輸出電壓以及其內(nèi)部的逆變器和變壓器的輸出電壓進行了仿真，通過對仿真結(jié)果的觀察和研究可以看出， STATCOM裝置能夠很好的將直流信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣餍盘?，從而很好的補償系統(tǒng) 的無功，調(diào)節(jié)電壓平衡，提高電能質(zhì)量。 STATCOM 作為一種新型的無功調(diào)節(jié)裝置，已經(jīng)成為現(xiàn)代無功補償裝置的發(fā)展方向，它已成為國內(nèi)外電力系統(tǒng)行業(yè)的重點研究課題之一。 STATCOM 能夠平滑的發(fā)出感性或容性無功功率，是提高 功 率因數(shù)、改善電能質(zhì)量有效手段。中國馬上要進入大電網(wǎng)互聯(lián)的時代，研究并開發(fā)適用于高壓大容量的靜止同步無功補償器對系統(tǒng)穩(wěn)定和減少能耗等有很大應(yīng)用價值，除此之外還 能夠帶來巨大的社會效益和經(jīng)濟效益，有非常好的市場前景。然而，隨著靜止同步補償器技術(shù)和電力電子技術(shù)的發(fā)展，靜止同步補償器面臨著各種問題，如多 臺靜止同步補償器之間以及其與電力系統(tǒng)其他控制器（如發(fā)電機勵磁控制器）之間的協(xié)調(diào)控制，系統(tǒng)無功優(yōu)化中靜止同步補償器的通訊和最優(yōu)選址等問題，這些問題還有待我們進一步去研究和解決。 致謝 本文工作是在袁勇老師的悉心指導和鼓勵與支持下完成的。在平時的學習中，袁老師就給了我很大的指導、幫助，在此論文完稿之際，謹向恩師表示忠心的感謝和深深的敬意 ! 畢業(yè)設(shè)計的過程讓我學到了很多平時學不到的東西，讓我受益終生，也為我的大學生活注入了生動的一筆。 感謝我的同學們，在論文過程中，都得到過他們的幫 助，在此一并表示感謝。 文中參照或引用了前輩和同行的研究成果，在此一并表示感謝 ! 向所有關(guān)心、支持和幫助過我的親人、朋友表示誠摯的感謝 ! 最后，向培養(yǎng)了我四年的三峽大學致以最崇高的敬意，希望母校在未來的育人道路上綻放光彩，在學術(shù)和人才培養(yǎng)上都取得新的輝煌。 參考文獻 [1] 王久和，李華德，王立明 .電壓型 PWM整流器直接功率控制系統(tǒng) . 中國電機工程學報 . 2020 (9):第 26卷第 18期 [2] 王久和，李華德，李正熙．電壓型 PWM整流器直接功率控制技術(shù)．電工電能 新技術(shù)， 2020， 23(3)：6467． [3] 史偉偉，蔣全，胡敏強，等．三相電壓型 PWM整流器的數(shù)學模型和主電路設(shè)計．東南大學學報 (自然科學版 )， 2020， 26(1)： 16． [4] 何致遠，韋巍．基于虛擬磁鏈的 PWM整流器直接功率控制研究．浙江大學學報 (工學版 )， 2020，38(12)： 16191622． [5] 董曉鵬 ,王兆安 .具有快速動態(tài)相應(yīng)的單位功率因數(shù) PWM整流器 [J].西安交通大學學報 . 77～ 82. 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