静止无功发生器仿真研究文献综述

 2023-08-10 15:24:51
  1. 文献综述(或调研报告):
  2. 无功补偿的作用

无功功率对维持供电系统和负载的正常运行都十分重要,电力系统中的网络元件和负载所需要的无功功率必须由网络中某个地方提供。显然,这些无功功率如果都由发电机产生并通过长距离输送来提供是不合理的。比较合理的方法应该是在需要消耗无功功率的地方就地产生无功功率来补偿无功功率的损耗。无功补偿能够提高用电系统及负载的功率因数,能降低设备容量,减少功率损耗;能稳定受电端及电网的电压,从而提高系统的供电质量;能够在一些三相负载不平衡的情况下起到平衡三相的有功功率及无功负荷的作用。正因为无功补偿具有以上重要的作用,所以对于无功补偿技术进行研究与仿真具有重要的实际意义。

  1. 静止无功发生器的优缺点

静止无功发生器拥有以下优点:

  1. 在提高系统的暂态稳定性和阻尼系统振荡等方面, STATCOM的性能大大优于传统的同步调相机。
  2. 控制灵活,调节范围广,其在感性和容性运行工作情况下均可连续快速调节。
  3. 静止运行、安全稳定、大大提高了装置寿命,改善环境影响。
  4. STATCOM装置采用直流电容器代替交流电容器,不仅可调节系统的无哭功功率,还可调节系统的有功功率。同时使STATCOM装置的体积减小,损耗降低。
  5. 连接电抗小。STATCOM接入电网的连接电抗,其作用是滤除电流中存在的较高次谐波,另外还起到将变流器和电网这两个交流电压源连接起来的作用,因此所需的电感量远小于补偿容量相同的SVC。
  6. 对系统电压进行瞬时补偿,即使系统电压降低,其仍可维持最大无功电流。
  7. 谐波量小。SVC本身产生一定量的谐波,而在STATCOM中,则完全可采用桥式交流电路的多重化技术、多电平技术,以消除次数较低的谐波。
  8. SVC装置是电抗型的,接入电力系统之后有可能改变原电力系统的阻抗特性,而导致出现谐振。而STATCOM装置为电压源逆变装置,不会产生谐振。
  9. STATCOM 的端电压,对外部系统的运行条件和结构变化不敏感,即输出稳定的系统电压。

静止无功发生器的缺点是初始投资和运行费用都较高,并且对技术的要求高,控制复杂,容量太大也会引发系统的复杂问题。

可以看出,STATCOM作为一种新型的无功调节装置,优点众多,即使有少量缺点也是瑕不掩瑜,已经成为现代无功补偿装置的发展方向,也成为国内外电力系统行业的重点研究课题之一。

  1. 国内外对STATCOM的研究现状及发展趋势

静止同步补偿器(STATCOM)能动态地调节系统的感性和容性无功,具有响应速度快、体积小、经济性能高等优点,对电力系统无功功率补偿、抑制谐波与电压闪变、维持电网节点电压以及提高输电系统稳定性等方面发挥着重要作用。近三十年来,世界各国都在大力投入STATCOM装置相关技术的研究,STATCOM在电力系统领域所受到的重视程度越来越高。在对STATCOM的技术研究上,世界上一些发达国家尤其是美国、日本比较领先,目前已经投运了较大容量的STATCOM装置。

我国对STATCOM相关技术的研究起步较晚,目前主要集中于理论方面的研究,真正研制成功并投入运行的大容量STATCOM装置并不多,为了跟上国际STATCOM前沿技术的步伐、有效改善我国电力系统电能质量问题,我国于二十世纪末期加快了对无功补偿技术的研究,并在理论与应用方面均取得了一些喜人的成绩。

自19世纪90年代以来,静止同步补偿器作为一种先进的动态补偿装置凭借其优异的补偿和调节性能在电力系统无功补偿装置领域发展迅速,有关STATCOM的相关技术已经成为世界各国电力系统领域的研究热点, STATCOM也有如下的发展趋势:

(1)在半导体开关器件选取方面,STATCOM已经逐步采用IGBT和IGCT等作为开关器件取代早期采用的GTO。在低压配电网中,基于IGBT的STATCOM装置在响应速度上更有优势,且能在抑制谐波方面作用明显;

(2)在主电路设计上,STATCOM已经逐步采用PWM波脉冲方式代替传统的多重化技术。在级联型变流器研究中,多重化技术与多电平PWM变流器相结合以减少耦合变压器的使用;

(3)控制方式上,配合高性能的控制芯片(DSP或者FPGA等芯片)作为主控制器,STATCOM在补偿性能上将会更具优势。

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