STATCOM 控制原理
新型静止无功发生器(STATCOM)被称为“静止的调相机一,是现代柔性交
流输电系统(FACTS)的核心组成部分,由基于 GTO 或 IGBT 的电压型逆变器和
直流电容构成,和其它常规无功补偿装置相比,具有以下几大优点:
(1)在提高系统的暂态稳定性、阻尼系统振荡等方面,STATCOM 的性能
大大优于传统的无功补偿装置;
(2)采用数字控制技术,系统可靠性高,基本不需要维护,可以节省大
量维护费用;同时,可通过调度中心实现无功潮流和电压最优控制,是建设
中的数字电力系统的组成部分;
(3)控制灵活,调节范围广,在感性和容性运行工况下均可连续快速调
节,响应速度可达毫秒级;
(4)静止运行,安全稳定,没有调相机那样的大型转动设备,无磨损,
无机械噪声,将大大提高装置的寿命,改善环境影响;
(5)对电容器的容量要求不高,这样可以省去常规装置中的大电感和大
电容及庞大的切换机构,使 STATCOM 装置的体积小,损耗低:
(6)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,另外起到将变流器和电网这两个电流电压源连接起来的
作用,因此所需的电感量并不大,也远小于补偿容量相同的 TCR 等 SVC 装置
所需的电感量,如果使用变压器将 SVG 连入电网,则还可以利用变压器的漏
抗,所需的连接电抗器将进一步减小;
(7)对系统电压进行瞬时补偿,既使系统电压降低,它仍然可以维持最
大无功电流,即 STATCOM 产生无功电流基本不受系统电压的影响;
(8)谐波量小。在多种型式的 SVC 装置中,SVC 本身产生一定量的谐波,
如 TCR 型的 5,7 次特征谐波量比较大,占基波值的 5%-10%;其他型式如 SR
等 3,5,7 等次的谐波,这给 SVC 系统的滤波器设计带来许多困难,而在
STATCOM 中则完全可以采用桥式交流电路的多重化技术、多电平技术或 PWM
技术来进行处理,以消除次数较低的谐波,并使较高次数如 7,ll 等次谐波
减小到可以接受的程度哺 1;
(9)STATCOM 中的电容器容量小,在网络中普遍使用也不会产生谐振,
而使用 SVC 或固定电容器补偿,如果系统安装台数较多,有可能导致系统谐
振的产生;
(10)STATCOM 的端电压对外部系统的运行条件和结构变化是不敏感的。
当外部系统容量与补偿装置容量可比时,SVC 将会变得不稳定,而 STATCOM
仍然可以保持稳定,即输出稳定的系统电压;
(11)STATCOM 的直流侧采用较大的储能电容,或者其他直流电源(如蓄
电池组)后,它不仅可以调节系统的无功功率,还可以调节系统的有功功率。
这对电网来说是非常有益的,是 SVC 装黄所不能比拟的。
正因为上述优点,STATCOM 作为一种新型的无功调节装置,已经成为现
代无功补偿装置的发展方向,成为国内外电力系统行业的重点研究课题之
一。
1 无功功率动态补偿原理
对电力系统中的无功功率进行快速地动态补偿,可以实现如下功能:
(1)对动态无功负荷的功率因数进行校正;
(2)改善电压调整;
,
(3)提高电力系统的静态和动态稳定性,阻尼功率振荡;
(4)降低过电压;
(5)减小电压闪烁;
(6)阻尼次同步振荡;
(7)减小电压和电流的不平衡。