无功功率补偿是涉及电力电子技术、电力系统、电气自动化等领域的重大课题,无功功率理论和补偿装置的研究应用在近年来也取得了许多有意义的成果。本课题旨在研究静止同步补偿器(Static Synchronous compensator,StatCom)在配电系统的应用。StatCom在高压大容量输电系统中已经得到了成功的应用,但在低压配电系统中的研究与应用却很少。对于配电系统来说,由于负荷变化的随机性,其参数的分散性,那么StatCom既要补偿电网中的无功功率,又要补偿电流,还要起到稳定节点电压的作用。本论文正是针对配电系统StatCom的开发和应用展开论述,它要解决的主要任务是输入端电压的稳定和无功功率的补偿,进一步还应该完成抑制谐波的任务。
论文首先对FACTS技术的发展历史、概况、以及它的作用作了简单介绍。除了StatCom外,文中还简要介绍了FACTS中其它几个常用控制器的基本原理,以及它们之间的结构和原理上的区别。文中在讨论StatCom实现无功补偿的原理以及电压稳定的基本概念的基础上,建立了稳压型单桥路静止同步补偿器数学模型,确定了各参数的选择范围,并提出了适用于配电系统StatCom的控制策略。为了保证配电系统的StatCom能够正常发挥其作用,了解控制参数和系统参数对控制特性产生的影响是非常重要的。本文结合理论,分析了StatCom装置中几个比较重要的系统参数:连接电抗、等值电阻、直流侧电容值的选取;以及PI控制参数的选择范围,通过理论分析给出了参数选择的思路。本文所研究的配电系统StatCom除了要发挥StatCom的通用作用外,它还必须能消除负载所造成的谐波污染,并要求对负载的快速波动做出迅速反应。
作为实际应用来讲,StatCom的动、静态特性是非常重要的。文中对具有高动态特性的StatCom的工作原理及暂态过程进行了理论方面的研究和探讨。借助MATLAB/SIMULINK仿真工具,对系统进行辨识。通过仿真,进一步调整参数值,最终得到一组比较合理的系统以及控制参数;并验证了这些参数与StatCom稳态运行特性之间的关系。
本文进一步针对由于StatCom装置的存在而给系统注入的谐波电流,进行了分析并找出其产生原因。为了寻求一种比较经济有效的措施,从基于有源滤波的
