静止无功补偿器（STATCOM）矢量控制系统的研究.doc

静止无功补偿器（STATCOM）矢量控制系统的仿真研究 孙楷淇，王婷 （阜阳市供电公司，安徽 阜阳 236017） 摘要：本文提出了一种基于平面矢量控制的STATCOM系统设计，对STATCOM进行了系统级系统设计在主电路上采用三电平技术 关键词：平面矢量控制；无功补偿；STATCOM；MATLAB；三电平 Abstract: A control system of the STATCOM based on plane-based vector is designed in this paper. It is theoreticaliy analysed that the STATCOM system-level model to establish the mathematical model of control system. Then the model system is simulated by using MATLAB, which uses a three - level technology in the main circuit . And it is preliminary tested. Simulation results show the correctness and effectiveness of the design. Keywords: Vector control plane；reactive power compensation；STATCOM；MATLAB；three-level 1 引言 在电力网中流动的无功功率虽然没有能量消耗，但它所产生的危害却很大。它会引起供电电压下降、电力网线损增加、能量消耗加大、供电质量下降，同时也会影响供电企业的经济效益。因此如何更好、更有效、更优化的对无功功率进行动态补偿是摆在电力工作者面前丞待解决的问题【1】。 静止无功器（Static Synchronous Compensator，简称STATCOM），由于具有响应速度快，调节连续，装置体积小等优点 (1) 式中，P是有功功率，单位为瓦特（W），Q称为无功功率，单位为乏（var） (2) 将A，B，C坐标转换到dq0坐标中： (3) (4) 将公式(3)和公式(4)两式代入公式(2)得： (5) 两边同乘以c得： (6) (7) 在上式中所用到的和是由在上文中证明的矢量控制转换得到： (8) （纯感性） (9) （纯容性） (10) 在dq0坐标中 (纯感性) (11) 式中P=。 可推导出如下式： (12) (13) 2.2 STATCOM无功补偿系统平面矢量控制方法 图1　平面矢量控制法 如上面分析，通过对d轴和q轴的设定值的控制，可以很方便的控制逆变器的输出电压和功率，对它的无功功率的控制都是非常方便可行。在图1中给出了设定不同d值和q值时的逆变器等效模型。其中d、q都是从－1到＋1的可变量。当q＝0时，若是d=－1处于发电运行状态，如是d=＋1则是处于用电运行状态；当d=0时，若是q=＋1处于发出无功功率状态，即是存电容状态，若是q=－1则是处于消耗无功功率状态，即是存电感状态。图中的可旋转矢量M为d、q合成后的矢量，由于d、q值的－1到＋1连续可变性，所以合成后的矢量M便可以出现在图三中的四个象限中任何一个象限，也即是上面平面图的种的任何一个地方，故此我们称之为平面矢量控制方法。 由上面对平面矢量控制的分析，我们可以清楚的看到用这种平面矢量控制方法控制的逆变器用于无功补偿将会非常的有用，它不仅仅是可以非常容易的控制输出电压以及电网功率因数，另外它更重要的一个应用就是可以用于无功补偿，这个对于稳定电网系统也是非常有用，所以这种控制方法应用前景非常广泛。 3 STATCOM无功补偿系统的MATLAB仿真 电众所周知同步电机在理想空载运转时，可以通过控制励磁电流使其作为超前无功补偿器或滞后无功补偿器，PWM整流器就是一种与同步电机无功补偿器对应的静止无功补偿器，PWM整流器可以设定为超前或滞后功率因数，即若没有逆变器部分且整流器损耗可以忽略，则PWM整