静止同步补偿器STATCOM仿真研究aa

中国矿业大学本科生毕业设计姓名：何倩学号：04051466学院：信息与电气工程学院专业：电气工程与自动化设计题目：静止同步补偿器STATCOM仿真研究专题：指导教师：张晓职称：副教授2008年6月徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院信电学院专业年级电气工程与自动化2005-5学生姓名何倩任务下达日期：2009年2月16日毕业设计日期：2009年2月16日至2009年6月20日毕业设计题目：静止同步补偿器STATCOM仿真研究毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：1.了解无功补偿的作用、无功补偿装置的发展和国内外研究现状；2.掌握STATCOM工作原理；3.学习STATCOM的电压控制和电流/功率控制方法，掌握至少一中控制方案；4.给出一个较完整的STATCOM系统仿真；5.翻译相关领域英文文献1篇。院长签字：指导教师签字：中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：指导教师签字：年月日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及创新点；⑤写作的规范程度；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩答辩情况提出问题回答问题正确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字：年月日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人：年月日摘要无功补偿系统STATCOM是灵活交流输电系统的重要装备。本文围绕STATCOM控制系统的组成与原理，论述了多种无功检测原理，采用基于瞬时无功理论的p-q检测方法；论述了STATCOM控制策略，采用了电压矢量定向的直接功率控制VO-DPC方式，建立了基于MATLAB/Simulink环境下的STATCOM系统仿真模型，对系统进行了仿真研究，结果表明论文选定的STATCOM方案正确，具有良好的无功动态性能。对电力系统中无功功率进行快速的动态补偿，可实现如下的功能：（1）对动态无功负载的功率因数校正(2)改善电压调整率（3）提高电力系统的静态和动态稳定性（4）降低过电压（5）减少电压闪烁（6）阻尼次同步振荡（7）减少电压和电流的不平衡。关键词:STATCOM;电压定向直接功率控制;p-q理论ABSTRACTSTATCOMreactivepowercompensationsystemisaflexibleACtransmissionsystemandequipment.ThispaperiaaroundSTATCOMcontrolsystemincompositionaswellastheory,.Itcontainsawiderangeofreactivepowerdetectionprinciple,andbasedonthetheoryofinstantaneousreactivedetectionofp-qthrory.Inthispaper,IdiscussethecontrolstrategyofSTATCOMusingthevoltagevectororientationofdirectpowercontrolmodeVO-DPC.BasedonMATLAB/Simulinkenvironment,STATCOMsimulationmodelofthesystemresultsshowthattheSTATCOMprogramofselectedpapersiscorrect,hasagooddynamicperformanceofreactivepower.Onthepowersystem，reactivepowerinrapiddynamiccompensationcanrealizethefunctionasfollows:(1)thedynamicreactivepowerloadofthepowerfactorcorrection(2)toimprovethevoltageregulation(3)toimprovepowersystemstaticanddynamicstability(4)reducetheover-voltage(5)toreducethevoltageflicker(6)oscillationdamping(7)toreducethevoltageandcurrentimbalanceandsoon.Keywords:STATCOM,VO-DPC,p-qtheory目录1绪论................................................................................................................................................11.1课题背景......................................................11.2研究目的和意义................................................11.3无功补偿的作用及发展..........................................21.4无功补偿各种方法的优缺点......................................41.5国内外对于STATCOM的研究现状..................................61.6STATCOM主要优点..............................................81.7本章小结......................................................92STATCOM的原理........................................................................................................................102.1STATCOM的基本原理...........................................102.2STATCOM的工作特性...........................................122.3STATCOM的拓扑选型...........................................133STATCOM控制系统的控制策略研究....................................................................................153.1STATCOM电流检测的几种算法...................................153.2本文采用的检测算法..........................................163.2.1瞬时有功、无功功率运算法(简称p-q法)...................173.2.2pqii法..............................................183.3STATCOM的控制策略...........................................183.3.1电流直接控制...........................................193.3.2电流间接控制...........................................193.3.3电压定向直接功率控制(VO-DPC)...........................204基于DPC直接功率控制的STATCOM系统仿真.................................................................254.1MATLAB/Simulink仿真技术概述.................................254.2STATCOM仿真模型建立.........................................264.3仿真结果....................................................324.4DPC系统性能分析.............................................395结论与展望................................................................................................................................40致谢...................................................................................................................................................41参考文献.........................................................................................................................................42翻译部分.........................................................................................................................................44中文译文........................................................44英文原文........................................................54中国矿业大学2009届本科生毕业设计第1页1绪论1.1课题背景我国电网的建设和运行中长期存在的一个问题是无功补偿容量不足和配备不合理，特别是可调节的无功容量不足，快速响应的无功调节设备更少。近年来，随着大功率非线性负荷的不断增加，电网的无功冲击和谐波污染呈不断上升的趋势，无功调节手段的缺乏使得母线电压随运行方式的变化很大，导致电网(特别是配电系统)的线损增加、电压合格率降低。此外，随着电网的发展，系统稳定性的问题也愈加重要。电网的动态稳定性与快速无功功率调节器的性能有关；电网的电压稳定性与无功功率的有效提供有关。动态无功补偿是一种提高电压稳定性的经济、有效的措施，是促进电网安全稳定和战略防御的客观需求。因此动态无功补偿技术己成为电力电子技术和电力系统研究领域所面临的一个重大课题，正在受到越来越多的关注。1.2研究目的和意义电力系统中的无功消耗主要来自两个方面，一是输电系统自身吸收的无功，另一方面是负荷消耗的无功。输电设备在输送电能时要吸收一定的无功功率，在高压输电网络中，为了提高线路的输送容量和系统的稳定性一般会对这部分无功进行补偿，如对输电线路进行串联补偿以及在一些重要的节点进行并联补偿等。负荷吸收的无功功率主要是指感性负载和大量的非线性负荷消耗的无功，如工业生产和日常生