STATM技术的应用及发展.docVIP

STATCOM技术的应用及发展 静止冋步补偿器(STATCOM)足柔性交流输Hi系统的核心。详细分析了静Ik同少补偿器的基本工作 原理、分类、元器件选择等，对静止同步补偿器的控制方式进行了综合与比较，综述了静止同步补偿器的 应用及发展现状，并提出今后静止同步补偿器的发展趋势， 1概述 静止同步补偿器(STATCOM)是一种并联型无功补偿的FACTS装置，它能够发出或吸收无功功率， 并输岀可以殳化以控制电力系统屮的特定参数：一般的，它是-?种固态开犬变流器，当K输入端接冇 电源或储能装背时，其输出端可独立发出成吸收可控的侖功和无功功率：它可介:如卜方面改苦电力系统功 能：动态电压控制，功率振荡阻尼，暂态稳定，电压闪变控制等。 静止同步补偿器采用新一代的也力电子器件，如：门极可关断晶闸管(GTO)，绝缘栅双极型晶体管 (IGBT)，集成门极换向晶闸管(IGCT),并且采用现代控制技术，其在电力系统中的作用是补偿无功, 提商系统电压稳定性，改善系统性能。与传统的无功补偿装S相比，STATCOM具有凋节连续，谐波小， 损耗低，运行范围宽，可靠性商，调节速度快等优点，自问世以来，便得到了广泛关注和飞速发展。 我国电力工业发展迅速，其需求将保持持续、快速的增长态势而且需求规模办:增大,当前我国电力?艰 业可靠性要求离、实川性强；经济效益突出：节能，环保、高效成为主要趋势、STATCOM的广泛应川使 得电力系统更加稳定高效，符合当今社会电力工程发展趋势。 2 STATCOM的工作原理 2.1基本工作原理 STATCOM人体上分为电压源型和电流源型，在实呩应用中大多使用电压源型(采用电压型变换器 Voltage-sourcedinverter, VSI)。图1用以简中?说明基于VSI的STATCOM的工作原理。 图1屯压源型ST vrcoM的甸化原理困 如图1所示，STATCOM的主也路结构由直流侧大也容和基于也力也子器件的VSI组成，通过连接电 抗接入也力系统。图中，U1足在理想悄况下（即忽略线路及STATCOM的损耗）将STATCOM的输出等 效为一个uj控电伍源，US记系统侧等效成的理想电压源，沂相位一致。当U1跃US时，从系统流㈦ STATCOM的电流相位超前系统电压90毅，输fH界性无功；M样当U1约US吋，从系统流叫STATCOM 的电流滞后系统电爪90毅，输出感性无功。当U1=US时，系统与STATCOM之间的电流为零，两奍之 间没有无功的交换。这是在理想怙况下的T作状态，事实k，US和U1 —般具有一个角度差啄，通过控制 US和啄就可以调节STATCOM发出或吸收无功的大小。 2.2 STATCOM 的分类 从理论上可以将STATCOM分为电灰源型和电流源型。就M:电路结构来说，电压源型STATCOM直 流侧并联冇人电容，保证在持续充放电或器件换M过程电压不会发4:很人的变化，桥侧串联屯感，而屯流 源型STATCOM则足直流侧率联大电感，保证在器件换向或充放电器件电流不会杳大的波动，桥侧#?联电 感，如图2所示， 交流有功 无功功率 十.功功函 十.功功函 图2电压源赉与电流源型变换的比较 在实际应用中，常川的大容ft STATCOM采用的堪本都是电压源型结构。但是可以将SVG控制为电 流源來进行无功补偿。部分理论提出丫一种新的STATCOM控制策略即采川电压控制电流源（VCCS） 的策略和改进的也压控制也压源（VCVS）的策略來补偿屯力系统公共连接点（Pointof Common Coupling, PCC）电压不平衡，特别是在较小容量时采川VCCS方式将能达到最好的补偿效果。 按构成基木单元逆变器模块，可以将STATCOM分为单相桥二电平，三相桥二电平，三相桥多电平。 在人容虽商电压等级的应用场含中，往柱需耍将多个低压小稗虽变换器通过变压器耦合（即多重化）或采 川变压器在交流输入输出侧进行升压或降压，这样会产生耗能、谐波含量大、系统效率低等缺点。而多电 平变换器开关器件所承受的电压应力小（如三电肀变换器每个开关器件所承受的电压应力是二电乎的- 半），谐波含量少，损耗降低，因此在大容量场合得到广泛应用和发展。 按构成元器件，可以将STATCOM分为GTO型，IGBT型，IGCT型，SCR型，GTR型，MOSFET 型。基于功率变换的FACTS设备一般都采用全控型器件，主要是在GTO、改进型GTO （IGBT、MTO、 ETO等)和(HV) IGBT等器件巾选择。国阮上第一个采用GTO作为逆变器功率器件的STATCOM，足 由美国EPRI与四尾电气公司研制的，界量依1Mvar。我国依20Mvar STATCOM和日本关西电力系统 Inuyama开关站依80Mvar STATCOM均是采用GTO作为功率器件的、IGBT适用于小