【正文】 補(bǔ)償進(jìn)行了仿真研究。（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(guò)公式推導(dǎo)，闡述了SVG是如何穩(wěn)定系統(tǒng)電壓的。論文主要研究?jī)?nèi)容如下：（1）論述了無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕靖拍?，研究背景及目的意義；簡(jiǎn)要介紹了幾種無(wú)功補(bǔ)償裝置；介紹了無(wú)功補(bǔ)償在國(guó)內(nèi)外的研究發(fā)展現(xiàn)狀；最后，提出了本文的研究?jī)?nèi)容及論文總體框架。 論文的主要研究?jī)?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(diǎn)介紹了SVG對(duì)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的理論研究。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。（15）電壓閃變抑制能力倍增。（14）響應(yīng)更為迅速。（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(wú)功功率，幾乎需要100%容量的電抗器與超過(guò)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?。?，在系統(tǒng)欠壓條件下無(wú)功功率調(diào)節(jié)能力強(qiáng)。SVG通過(guò)直接調(diào)節(jié)無(wú)功電流實(shí)現(xiàn)無(wú)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(guò)調(diào)節(jié)等值阻抗實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率補(bǔ)償，其輸出電流和電壓成線性關(guān)系。（11）運(yùn)行范圍大。（10）SVG的端電壓對(duì)外部系統(tǒng)的運(yùn)行條件和結(jié)構(gòu)變化是不敏感的。這給SVC系統(tǒng)的濾波設(shè)計(jì)帶來(lái)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(lái)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。在多種形式的SVC裝置中，SVC本身產(chǎn)生一定量的諧波。（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(wú)功電流，即SVG產(chǎn)生無(wú)功電流基本不受系統(tǒng)電壓的影響。SVG接入電網(wǎng)的連接電抗，其作用是濾除電流中存在的較高次諧波，另外起到將電流器和電網(wǎng)這兩個(gè)交流電壓源連接起來(lái)的作用，因此所需的電感量并不大，也遠(yuǎn)小于補(bǔ)償容量相同的TCR等SVC裝置所需的電感量。（5）對(duì)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。（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(wú)功發(fā)生器的優(yōu)點(diǎn)綜合起來(lái)，靜止無(wú)功發(fā)生器與靜態(tài)無(wú)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)?；陔妷涸葱湍孀兤鞯难a(bǔ)償裝置實(shí)現(xiàn)了無(wú)功補(bǔ)償功能質(zhì)的飛躍。SVG和SVC不同，SVC需要大容量的電抗器、電容器等儲(chǔ)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(wú)功發(fā)生器靜止無(wú)功發(fā)生器（Static Var Generator，簡(jiǎn)稱SVG）也是一種電力電子裝置。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。晶閘管投切電容器（Thyristor Switching Capacitor，簡(jiǎn)稱TSC）也獲得了廣泛的應(yīng)用。靜止無(wú)功補(bǔ)償器近年來(lái)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(zhǎng)距離輸電的分段補(bǔ)償，也大量用于負(fù)載無(wú)功補(bǔ)償。 靜止無(wú)功補(bǔ)償器早期的靜止無(wú)功補(bǔ)償器(Static Var Compensator，簡(jiǎn)稱SVC)是飽和電抗器(Saturated Reactor，簡(jiǎn)稱SR)型的。它是專門用來(lái)產(chǎn)生無(wú)功功率的同步電機(jī)，在過(guò)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(wú)功功率。在系統(tǒng)中含有諧波時(shí)，還有可能發(fā)生并聯(lián)諧振，使諧波放大，電容器因此而燒毀的事故也時(shí)有發(fā)生。 并聯(lián)電容器并聯(lián)電容器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、安裝維護(hù)方便、損耗小等優(yōu)點(diǎn)。從電力系統(tǒng)的誕生開(kāi)始，無(wú)功補(bǔ)償裝置就開(kāi)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(wú)功補(bǔ)償裝置。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。早期大量使用同步調(diào)相機(jī)作為無(wú)功補(bǔ)償裝置，但是調(diào)相機(jī)作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械存在很大問(wèn)題，如響應(yīng)速度慢、維護(hù)工作量大等。在國(guó)外，系統(tǒng)的無(wú)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(yàn)，取得了良好的效果。觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)為實(shí)現(xiàn)感性或容性無(wú)功的連續(xù)可控調(diào)節(jié)提供了簡(jiǎn)便、可靠、靈活的技術(shù)。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。根據(jù)提供無(wú)功的性質(zhì)和方式而言，靜補(bǔ)裝置又分為六種組合方式，固定電容、固定感性、可變?nèi)菪?、可變感性、固定容?可變感性、可變?nèi)菪?+ 可變感性，通常所指的靜補(bǔ)裝置是指后兩種方式。 國(guó)外情況1967 年，第一批靜補(bǔ)裝置在英國(guó)制成以后，受到世界各國(guó)的廣泛重視，西德、美國(guó)、瑞士、瑞典、比利時(shí)、蘇聯(lián)等國(guó)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(jìng)爭(zhēng)力，廣泛用于電力、冶金、化工、鐵道、科研等部門，成為補(bǔ)償無(wú)功、電壓調(diào)整、提高功率因數(shù)、限制系統(tǒng)過(guò)電壓，改善運(yùn)行條件經(jīng)濟(jì)而有效的設(shè)備。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(wú)功功率，引起電網(wǎng)電壓升高，危害用戶。從國(guó)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(wú)功，多采用并聯(lián)電容器組的辦法。在低壓(10kv 以下)供電網(wǎng)絡(luò)中大量地和在中壓(60kv、35kv)配電網(wǎng)絡(luò)中少量地裝設(shè)并聯(lián)電容器組，以滿足調(diào)壓要求，70 年代初有人提出用大負(fù)荷調(diào)壓變壓器改變并聯(lián)電容器組端電壓，以調(diào)節(jié)無(wú)功出力的設(shè)想，終因調(diào)壓變壓器的操作開(kāi)關(guān)壽命不能保證而未能實(shí)現(xiàn)。70 年代初武漢鋼鐵公司 軋機(jī)工程進(jìn)口了比利時(shí)的直流勵(lì)磁飽和電抗器和日本的電容器組成的靜補(bǔ)裝置后，國(guó)內(nèi)才對(duì)可變無(wú)功的補(bǔ)償問(wèn)題引起了注意。但是它們都是利用可控硅晶閘管進(jìn)行換相控制，在無(wú)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(lái)產(chǎn)生感性和容性無(wú)功，因而人們期待有新的補(bǔ)償方式改善上述缺陷。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。由 晶 閘 管 控 制 電 抗 器 ( ThyristorCon rolledReactor TCR) , 晶 閘 管 投 切 電 容 器Thyristor Switched Capacitor TSC)和以及二者的混合裝置(TCR + TSC)等主要形式組成的靜止補(bǔ)償器(Static Var Compensator SVC)實(shí)際上可看作一個(gè)可調(diào)節(jié)的并聯(lián)電納，其性能比固定并聯(lián)電容器要好得多。當(dāng)電機(jī)同步運(yùn)行后，根據(jù)需要，人們控制其磁場(chǎng)，使之產(chǎn)生無(wú)功功率，或從系統(tǒng)吸收無(wú)功功率。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。一般來(lái)說(shuō)，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(chǎng)合下，這種操作要反復(fù)進(jìn)行，使用傳統(tǒng)的機(jī)械開(kāi)關(guān)裝置，實(shí)際上是做不到這一點(diǎn)的。通常，在干擾期間，它們都不會(huì)投入或切除。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。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。 國(guó)內(nèi)外研究狀況由于電力系統(tǒng)中無(wú)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)。無(wú)功補(bǔ)償在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，將大大提高電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，供電可靠性和運(yùn)行效率，同時(shí)大大提高供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量。（3）在三相負(fù)載不平衡的情況下，通過(guò)適當(dāng)?shù)臒o(wú)功補(bǔ)償可以平衡三相有功功率及無(wú)功負(fù)荷。在長(zhǎng)距離輸電線路中選擇合適的地點(diǎn)設(shè)置動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置還可以改善輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增加變壓器帶載容量，提高輸電能力。因此，合理的方法應(yīng)當(dāng)是，在需要消耗無(wú)功功率的地方產(chǎn)生無(wú)功功率[5,6]，即進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，對(duì)于提高電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量和挖掘電網(wǎng)的潛力是十分必要的。此外，原動(dòng)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(shí)，無(wú)功功率的增加，會(huì)導(dǎo)致原動(dòng)機(jī)效率的相對(duì)降低。（4）對(duì)電力系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備來(lái)說(shuō)，無(wú)功電流的增大，對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的去磁效應(yīng)增加，電壓降低，如過(guò)度增加勵(lì)磁電流，則使轉(zhuǎn)子繞組超過(guò)允許溫升。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)功率因數(shù)很低，這種沖擊性無(wú)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(wú)法正常工作。（3）使線路和變壓器的電壓降增大，如果是沖擊性無(wú)功負(fù)載，還會(huì)使電壓產(chǎn)生劇烈波動(dòng)，使供電質(zhì)量嚴(yán)重降低。（2）設(shè)備及線路損耗增加。無(wú)功功率的增加，會(huì)導(dǎo)致電流增大和視在功率增加，從而使發(fā)電機(jī)、變壓器等各種電氣設(shè)備的容量和導(dǎo)線的容量增加。（4）研究無(wú)功功率，可以保證電能質(zhì)量，促使電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。（3）研究無(wú)功功率，掌握它的經(jīng)濟(jì)規(guī)律。無(wú)功功率在電網(wǎng)中不斷循環(huán)，造成很大的浪費(fèi)。與無(wú)功功率問(wèn)題相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題很多，主要有：無(wú)功功率靜態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題；電容性無(wú)功功率引起的發(fā)電機(jī)自勵(lì)磁問(wèn)題；沖擊性無(wú)功負(fù)荷的調(diào)節(jié)問(wèn)題；無(wú)功功率的高次諧波公害和閃變問(wèn)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(wèn)題。電網(wǎng)無(wú)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。近年來(lái)，隨著我國(guó)電力工業(yè)的不斷發(fā)展，大范圍的高壓輸電網(wǎng)絡(luò)逐漸形成，同時(shí)對(duì)電網(wǎng)無(wú)功功率的要求也日益嚴(yán)格。采用頻域分析法；另一種學(xué)派是Fryze的定義，采用時(shí)域分析法。在非正弦電路中，無(wú)功功率的概念卻很抽象，并且至今未獲得公認(rèn)的無(wú)功功率定義。在正弦電路中，無(wú)功功率的概念有清楚的物理意義，無(wú)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。變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，這正是無(wú)功功率交換的規(guī)律。但是它也產(chǎn)生大量的諧波電流，因此也消耗一定的無(wú)功功率[2,3]。另外，這些裝置也會(huì)產(chǎn)生大量的諧波電流，而諧波源都是要消耗無(wú)功功率的。電力電子裝置等非線性裝置也要消耗無(wú)功功率，特別是各種相控裝置。電力系統(tǒng)中的電抗器和架空線路等也消耗一些無(wú)功功率。異步電動(dòng)機(jī)、變壓器、熒光燈等都是典型的阻感負(fù)載。改革開(kāi)放30年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，對(duì)能源特別是電能的需求不斷增加，電力系統(tǒng)裝機(jī)容量逐年增加，據(jù)預(yù)測(cè)到2020年，我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)9~10億kW，今后每年投運(yùn)的機(jī)組容量至少2千萬(wàn)kW；另一方面要節(jié)約電能，提高電能的利用效率[1]。關(guān)鍵詞： 無(wú)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 applica