电气工程及其自动化毕业论文-范本

本科生毕业设计学院：应用技术学院专业：电气工程及其自动化中国矿业大学毕业设计任务书学院应用技术学院专业年级电气05-1班学生姓名毕业设计日期：2009年2月25日至2009年6月20日毕业设计专题题目：低功率因数和谐波污染是供电系统普遍存在的问题，已成为领域迫切需要解决的重要课题之一。StaticSynchronousCompensator,STATCOM)可以有效地避免SVC装置的缺点，具有广阔的应用前景。本课题具体任务如下：的仿真模型，并进行仿真分析。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):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):中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩正确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答电能质量的问题，尤其是无功功率和谐波的问题，严重威胁着电网的安全连续、谐波电流小、损耗低、所用电抗器和电容器容量及安装面积大为降低等环境下进行了仿真分析，得出仿真后的波形。仿真结果表明STATCOM能够对负荷进行快速地无功补偿，证实本模型算法的合理性、正确性，Theproblemofelectricenergyqualitymenacesseriouslythesafeoperationofpowernetwork,especiallyreactivepowerandharmonics.Thestaticsynchronous,existingstaticidlecontinuouslylow,usesthereactorandthecapacityofcondenseranddomesticandforeignscientificreseofdevelopment,theidleworkprexaminationmethod,choosestheappropriatecontrolpoliccarriedonthesimulationanalysisundertheEMTDC/PSCADafterobtainingthecompensation,confirmedthatthismodelalgorithm's1绪论11.2论文研究背景和研究的意义11.3无功功率31.4无功补偿的意义31.5主要无功补偿装置及其工作原理5同步调相机Synchronous静止型无功补偿装置StaticVarCompensator-1.7本文研究的主要内容!l3.1无功功率检测方法19d-q矢量变换理论20三相对称系统的瞬时无功功率22直接电流控制24间接电流控制24电流间接与直接控制的特点25仿真的主接线图29仿真的主控制电路图30仿真的调制电路图30各仿真的波形图325.1结论335.2展望34参考文献35英文原文37中文译文44致谢51北、华中、东北、西北、南方六大区域网和山东、福建两个省网。随着以三峡水电站为代表的一批新兴发电工程的开发，以及超高压、大容量、远距离输电技术的发展，全国各大电网互联，直至出现全国性的大联网已成为必然的趋随着电力工业的发展，电力电子装置的应用日益广泛，电网中的谐波污染也日趋严重。另外，大多数的电力电子装置功率因数很低，也给电网带来了额外负担，并且影响着供电质量。因此，如何抑制谐波和对无功功率进行补偿已经成为电力电子技术、电气自动化技术以及电力系统研究领域所面临的一个重1.2论文研究背景和研究的意义但其传输不仅会产生很大的有功损耗，而且沿着传输途径还会产生很大的电压降落，并且使电网的视在功率增大，从而对系统产生一系列不良影响，主要可1电网总电流增加，使电力系统中的元件如变压器等的容量增大，从加了投资费用，在传送同样有功功率的情况下，增加了设备和线路的损耗。2电网无功容量不足，会造成负荷端供电电压低，影响正常生产、生活用3降低了电网的功率因数，造成大量电能损耗。当功率，电能损耗提高了将近一半。为了输送有功功率，需要送电端和受电端有一相位差，这可以在相当宽的范围内实现，而为了输送无功功率，则要求两端电压有一幅值差，这只能在很窄的范围内实现。不仅大多数网络元件消耗无功功率，大多数负载也需要消耗无功。这些无功功率必须从网络的某个地方获得。显然，如果都要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的，通常也是不可能的。合理的方法是在需要无2稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。在长距离输电线路合适的地3在电气化铁道等三相负载不平衡的场合，通过适当的无功补偿可平衡三FlexibleACTransmissionSystem的英文缩写，也可翻译为灵活交流输电技术，是指装有电力电子型或其他静止型控制器以加强可控性和增大电力传输能力的交流输电系统，是美国著名电orani博士于1986年提出的。FACTS技术是利用现代大功率电力电子技术改造传统交流电力系统的一项重大改革，被认为是21世纪初可以实施的技术改革措施，已成为当今先进国家电力界研究的热点。先进的控制中心和综合自动化技术之一”,或是“现代电力系统中的三项具有变革性影响的前沿性课题柔性输电技术、智能控制、基于全球卫星定位系统的系列技术，它对交流电的无功电压、电抗和相角可以1.3无功功率它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率。因此在供用电系统中除了需要有功电源就要保持无功平衡，无功功率对供电系统和负载的运行都是非常重要的，电力系统网路元件的阻抗主要是电感性的，因此，为了输送有功功率，就要求送电则要求两端电压有一差值，这只能在很窄的范围内实现，不仅大多数网络中某个地方活得，显然，这些无功功率如果都要有发电机提供并经过长距离传送是不合理的，会加大网络损耗，通常也是不可能的，合理的方法是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，实现就地平衡补偿；所以就要对电力系统进行无消耗无功功率的主要设备：有异步电动机、感应电炉、交流电焊机、变压器。在工矿企业所消耗的全部无功功率中，异步电动机的无功消耗占了60%～70%;而在异步电动机空载时所消耗的无功又占到电动机总无功消耗的60%～70%,改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。变压器消耗的无功功率一般为其额定容量的10%～15%,它的空载无功功率约为满载时的1/3。为了改善电力系统和企业的功率因数，变压器不应1.4无功补偿的意义随着我国国民经济及科技水平的快速发展，各行各业对电能质量的要求也越来越高，特别是随着各种电子装置和精密设备的广泛应用，使得用户希望供电企业能够提供高效优质的电能。而在电力系统中，异步电动机、变压器以及电弧炉等装置要消耗大量的无功功率。这些无功功率如果不能及时地得到补偿的话，会对电网的安全、稳定以及经济运行产生不利影响，主要体现在以下几1.引起线路电压损耗增大下图为局部电力网的等值电路图：图1-1局部电力网等值电路其中R、X分别为线路的等值电阻和等值电抗；、分别为局部电力网末端的有功负荷和无功负荷；为末端电压。可以证明，该局部电力网的电压损耗U的计算公式如下：其中为该电力网络的额定电压。由式(2-1)可知，由负荷的无功功率引起而由负荷的有功功率引起的电压损耗为：因为在一般的公用电网中，R比X要小的多，所以电网电压的波动主要是由无功功率的波动引起的，而有功功率的波动对电网电压的影响则相对较小。图1-2综合负荷的电压静态特性图1-2为综合负荷的静态特性图，从图中可以看到，在额定电压附近，电压与无功功率的关系比电压与有功功率的关系要密切的多。当无功负荷由增加到时，如果系统的无功储备充足，则负荷将保持正常电压水平。如果无功储备不足，系统的无功电源不能提供相应的无功负荷增量，则电压特性曲线上移到图中的虚线，此时系统电压被迫由降为，以此来达到新的无功功率平衡。如果长时间在低压状态下运行，不仅影响工业生产的产品质量，而且会损坏机械设备，造成安全隐患。甚至还有一些更为恶劣的状况：诸如异步电动机在启动期间功率因数很低，这种冲击性无功功率会使电网电压剧烈波动，甚至使接在同一电网上的用户无法正常工作。还有电弧炉、轧钢机等大型设备会产生频繁的无功功率冲击，严重影响电网的供电质量。因此，拥有充足的无功电源，动态快耗就会增加，这是显而易见的。在图1-1,该局部电力网的线损功率为：由式1-6可知，系统中的无功负荷越大，所引起的线路损耗就会越大。在我国，电力网的线损率是表征供用电企业经济效益和技术管理水平的综合性技及时补偿系统无功负荷、提高系统功率因数，不仅3.增加设备容量无功功率的增加，会导致电流增大和视在功率变压器及其他电气设备容量和导线容量的增加。同时，电力用户的启动及控制设备、测量仪表的尺寸和规格也要加大。这不仅会大大增加供电企业的运行成本，而且会增加用电企业的生产成本，使得电网的经济运行大打折扣。在电力网中，不仅包括一些稳定的无功负荷，还有一些冲击性的无功负荷，只有对这些无功负荷进行动态补偿，才能防止供电质量的进一步恶化，同时，对于节约能源，保障电网安全运行也具有重要意义。1.5主要无功补偿装置及其工作原理并联电容器利用并联电容器是补偿无功功率的传统方法之一。在电力系统常用的无功补偿设备中，并联电容器的单位容量费用最低，有功损耗最小，运行维护最简便，而目可以分散安装，实现无功就地补偿，获得最好的技术经济效果，此外改变容量也方便，还可以根据主要分散拆迁到其他地点。因此以并联电容器作为无功补偿方式目前在国内外均得到广泛的应用。下图为电力网中利用并联电容器进行无功补偿的等效电路图及相量图：a)电路图b)相量图图1-3并联电容器补偿无功功率的电路和相量图由图1-3可以看出，当并联电容器未投入使用时，电力网中的感性无功电流都由系统电源承担，使得系统功率因数较低；并联电容器投入后，向系统供应感性无功功率，分担了系统的绝大部分无功负荷，使得功率因数大大提高。但是在补偿过程中，如果电容的容量过大，就会使补偿后的电流相位超前于电压，出现过补偿，这会引起变压器一次电压的升高，而且容性无功功率在电力线路上传输同样会增加电能损耗，使温升增大，影响电容器的寿命，因此，在利用由于电容器只能向系统供应感性无功功率，而且它所供应的感性无功功率容器的无功输出反而减小，这会导致电网电压的进一步下降，从而威胁到整个因此在补偿过程中不能跟踪负荷需求的变化，也就是说不能实现对无功功率的动态补偿。而随着电力系统的发展，对无功功率进行快速动态补偿的需求越来越大。则从系统吸收感性无功功率，成为无功负荷，降低系统电压。只要改变调相机的励磁，就可以平滑地改变其输出无功功率的大小及方向，因而可以平滑地调护复杂，而目相应速度慢，在很多情况下己无法适应快所以70年代以来，同步调相机开始逐渐被静止型无功补偿装置所取代。静止型无功补偿装置StaticVarC静止型无功补偿器是属于“柔性交流输电系统”FlexibleACTransmissionSystem-ACTS范畴的无功功率电源，它有各种不同的形式，日前常用的有饱和电抗器型SR型、晶闸管控制电抗器型TCR型、晶闸管开关电容器型TSC型二种。1967年，英国GEC公司制成了世界上第一批饱和电此后，各国厂家纷纷推出各自的产品。图1-4a是其等效电路图，由SR和若干组不可控电容器组成。与电容C串联的电感与其构成串联谐振回路，兼作高次谐波的滤波器。而与饱和电抗器串联的电容则用以校正饱和电抗器伏安特性的斜率。图1-4b是其伏安特性图，当SR单独作用时，补偿器的基波电流如图中点划线所示，其斜率因取值的不同而变化。当电容器单独作用时，补偿器的电流如图中虚线所示，即随其端电压的增大而增大。而补偿器的整体伏安特性则如图中实线所示。可以看出，当系统电压高于参考电压时，补偿器产生感性无功电流，降低系统电压，;而当系统电压低于参考电压时，补偿器则产生容a)等效电路图b)伏安特性图图1-4SR型静止无功补偿器等效电路与伏安特性图但是由于其铁心需磁化到饱和状态，因而损耗和噪声都很大，而且存在非线性电路的一些特殊问题，又不能分相调节以补偿负荷的不平衡，所以未能占据静进入70年代后，随着电力电子技术的发展及其在电力系统中的应用，使用晶闸管的静止无功补偿装置受到越来越多的关注并逐渐占据无功功率补偿的主导地位。1977年美国GE公司首次在实际电力系统中演示运行了其使用晶闸管的静止无功补偿装置。1978年，在美国电力研究院的支持下，西屋电气公司制造的使用晶闸管的静止无功补偿装置投入实际运行。我们日前所说的静止控制电抗器ThyristorControlledReactor-TCR和晶闸管投切电容器TCR型补偿器由TCR和若干组不可控电容器组成。如图2-5所示，与电容C串联的电感与其构成串联谐振回路，兼作高次谐波的滤波器，滤去由TCR产生的5,7,11…等次谐波电流。TCR由两个反并联的晶闸管与一个电抗器相串联，其工作原理就是通过控制晶闸管的触发延迟角，增大或减小补偿器的等效示，其值取决于晶闸管的触发角，而后者又取决于设定的控制规律和系统的运行状况等。当仅有电容器作用时，补偿器的电流如图中虚线所示，即随其端电压的增大而增大。当TCR与电容器同时投入时，补偿器的电流如图中实线所示。a)等效电路图b)伏安特性图TSC型补偿器的工作原理比较简单，其等效电路图如图2-6个反并联晶闸管将电容器并入电网或从电网中断开，其实只是以晶闸管开关取a)等效电路图b)伏安特性图图1-6TSC型静止无功补偿器等效电路与伏安特性图可以根据电网的无功需求投切这些电容器，TSC实级数越多越好，这样可以尽可能的实现平滑调节，但是也杂性以及经济性的问题。另外，电容器的投切时刻必须是先充电电压相等的时刻，否则将会产生冲击电流，很可能会破坏晶闸管或给电采用电力电子半导体变流器实现无功补偿的思想早在20世纪80年代初就已提出，1980年日本研制出第一台士20MvarSTATCOM,1987年，美国行了现场实验。1991年和1994年日本和美国分别研制成功了一套80MVA和力部重点科研攻关项目。1999年3月，由清华大学和河南省电力局合作共同研制的20MvarSTATCOM在河南朝阳变电站并网成功，使我国成为世界上继日本、美国、德国之后第四个拥有该项技术的国家。2001年2月国家电力公司电力自动化研究院也将500KvarSTATCOM投入了运行。目前清华大学与上海电力公司合西安交通大学等院校与科研机构也在进行STATCOM的相关研究。但国内对STATCOM的研究和应用还处于刚刚起步阶段，具有十分广阔的发展空间与工程应用前景。近十多年来，世界范围内有关STATCOM的研究和应用有了长足的进步和发展，纵观近年来建设的这些项目和投运装置，具有如下的发展趋势：由于开关元器件如IGBT,IGCT的单管容量限制，必须采用多重化连接或其他方式来增大装置容量和提高装置的耐压水平，为此需要对更大容量STATCOM的主电路进行深入研究。2STATCOM在异常状态下的行为及新的保护和监测系统的研究。由于STATCOM的最终目的是用于改善系统的情况下仍安全、可靠地运行，并且提供所需的无功支持。但是当系统电压幅值、相位发生很大的突变或系统电压存在较大的不平衡度时，STATCOM又可能出现过电流。目前采用的措施是当系统异常导致装置发生过电流时，立即封锁脉冲以保证装置的安全，等系统电压变化趋于缓和时再重新投入运行，因此为了加装置以及其他装置除了要维持自身的安全和稳定，还必须尽可能多地为全系统的安全和动态性能的改善做出贡献，至少不恶化全系统的安全和动态性能，这非线性控制、神经网络控制和鲁棒控制等。由丁PI控制的参数很难整定，所以也很难满足装置的实时性。而基于微分几何的非线性控制虽然取得了较以前更好的效果，但它需要复杂的坐标变换，对数学基础要求较高，不利于工程中的广泛应用。基于专家系统设计具有学习功能的控制器，在多目标问题上也取得了重大的突破，但也存在某一运行点控制效果无法超越训练器，难以进行在线1.7本文研究的主要内容2无功功率的产生和危害无功功率是为了建立交变磁场和感应磁通。主要危害有：引起线路电压损本论文采用了瞬时无功功率理论的检测方法，控制策略采用了间接电流控到电力电子器件成本有大幅度降低的趋势，使用小参数的电容和电抗也将降低装置的成本。正是因为STATCOM具有如此优越的性能，所以它代表着动态无功STATCOM的基本工作原理是将电压型逆变桥电路直接或者通过电抗与公用电网连接起来，然后通过调节逆变桥交流侧输出电压的相位和幅值，或通过直接控制交流侧电流，使逆变桥电路吸收或者发出需要的无功电流，达到动态无a采用电压型桥式电路b采用电流型桥式电路型逆变器等两种类型。其电路基本结构如图2-1所示。对于电压型桥式电路，其直流侧以电容作为储能元件，将直流电压逆变为交流电压，通过串联电抗并入电网，其中串联电抗起到阻尼过电流、滤除纹波我们知道，在平衡的三相系统中，三相瞬时功率的和是一定的，在任何时刻都等于三相总的有功功率。因此总的看来，在三相系统的电源和负载之间没流电路的直流侧可以不设无功储能元件。但实际上由于谐波的存在，使得总体的正常工作，其直流侧仍需一定大小的电容或电感作为储能元件，但所需储能元件的容量远比STATCOM所能提供的无功容量要小。而对传统的SVC装置，其在实际运行中，由于电流型桥式电路效率比较低，而且发生短路故障时危过适当调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值，或者直接控制其交流侧电流，从而吸收或发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的。的工作原理可以用如图2-2所示的单相等效电路来说明。由于STATCOM正常工作时就是通过电力半导体开关的通断将直流侧电压转换成交流侧与电网同频率的输出电压，类似于一个电压型逆变器，只不过其交流侧输出接的不是无源负载，而是电网。单相等效电路b电流超前c电流滞后图2-2STATCOM等效电路及工作原理不考虑损耗均可以控制的一个与电网同频率的交流电压源，通过交流电抗器接到电网上。电网电压和STATCOM输出的交流电压分别用相量和，表示，则连接电抗X上的电压即为、和的相量差，而连接电抗的电流是由其电压来控制的。这个电流就及其相对于的相位，就可以改变连接电抗上的电压，从而控制STATCOM从电网吸收电流的相位和幅值，也就控制了STATCOM吸收无功功率的性质和大小。在图2-2的等效电路中，将连接电抗器视为纯电感，没有考虑其损耗以及变流器的损耗，因此不必从电网吸收有功能量。在这种情况下，只需要使和同相，仅改变的幅值大小即可控制STATCOM从电网吸收的电流I是超前还是滞后，并且能控制该电流的大小。如图2-3所示，当大于时，电流超前电压，STATCOM吸收感性的无功功率。考虑到连接电抗器的损耗和变流器本身的损耗如管压降、线路电感,并将总的损耗集中作为连接电抗器的电阻考虑，则STATCOM的实际等效电路和电流分别超前、滞后工作的相量图如图2-3所示。a单相等效电路图2-3STATCOM等效电路及工作原理考虑损耗这种情况下，变流器电压与电流1仍相差。因为变流器无需有功能量。而电网电压与电流I的相差不再是，而是比小了角，因此电网提供了有功功率来补充电路中的损耗，也就是说相对于电网电压来讲，电流I中有一定量的有功分量。这个角也就是变流器电压与电网电压的相位差。改变这个相位，并且改的无功功率也就因此得到调节。在图2-3中，将变流器本身的损耗也归算到了交流侧，并归入连接电抗器电阻中统一考虑。实际上，这部分损耗发生在变流器内部，应该由变流器从交流侧吸收一定的有功能量来补充。因此，实际上变流器交流侧电压与电流I的相位差并不是严格的。而是比略小一些。图中，是和之间的相位差，以滞后为正。为等效电抗器的阻抗角，为等效阻抗器的两端电压。STATCOM工作于感性工况，此时电流功功率的大小。由图中还可以看出，因为变流器无需有功能量，所以不管是容性工况还是感性工况，都与I保持垂直。由于电网需要提供有功功率来补充通过改变控制系统的参数电网电压的参考值可以使伏安特性上下移动。提供的最大无功电流和维持不变，其值仅受电力半导体而对于传统的SVC,由于其所能提供的最大电流分别受其并联电抗器和并联电电力系统是一个由发电机、变压器、输配电线路和用电设备等很多单元组成的复杂系统，整个系统中所有元件的动态特性和系统的结构、参数、运行工而要设计出优越的控制器也是很难的。对于一个物理对象的建模方法大致可以模型，而对装置中某个开关器件某时刻的电流，并不是很关心，只要保证该电流不超过开关器件允许的电流，不会导致装置异常或故障就可以了。为此我们STATCOM装置用十电力系统无功补偿控制已经足够精确了。通电阻用等效电阻表示，如图中R,变压器漏电感及线路电感用等效电感表示，如图中L;将(2-2)和(2-3)代入得：代入(2-6)化简可得：的电流和直流电压的初始值，通过解微分方程即可求出各个变量随时间变化的规律。但上述数学模型为时变系数的微分方程，理论分析比较困难，为此我们利用电力系统中常用的经典派克变换也称dq0变换，为线性变换矩阵,将时3.1无功功率检测方法补偿装置对系统无功功率的补偿效果很大程度上依赖于对系统电路瞬时值的检测，谐波及无功电流实时检测的快速性、准确性及灵活性直接关系影响到其跟踪补偿特性。因此，实时精确的检测方法对无功补偿的研究十分重要。目(1)基于Fryze时域分析的有功电流分离法：该方法有较大时延，实时性(2)基于频域分析的FFT分解法：该方法不仅有较大时延，实时性较差，(3)基于Akagi的瞬时无功功率检测法：该方法实时性较好，但由于乘法(4)同步检测法：台湾学者ChenCL提出的同步检测法有等功率PSD,等(5)基于广义瞬时无功功率检测法：该方法可以在电网电压不对称或畸变的情况下，仍能精确地分离出基波正序瞬时无功电流和不对称及高次谐波瞬时无功功率电流，并对它们进行有选择性的补偿或完全补偿。基于广义瞬时无功功率检测法以其快速精确的优点成为目前研究的热点，亦成为补偿装置的首选传统理论中的有功功率、无功功率、有功电流、无功电流都是在平均值或相量的意义上定义的，它们只适用于电压、电流均为正弦波时的情况。而瞬时也适用于非正弦和任何过渡过程的情况。瞬时无功功率理论，即“d-q”理论，是80年代由日本学者赤木泰文提出来的，它使得电力有源滤波器的研究走出了实验室，在工业中得到了应用。但是，它只适用于三相到了发展、完善。在90年代，西安交通大学王兆安教授等提出了“d-q”理论，该理论所提的检测方法解决了三相电压非正弦、非对称波和基波负序电流的准确测量，该方法也能准确检测三相电压非正弦情况下三采用d-q矢量变换理论可以在旋转坐标系中观察装置的暂态过程。同时在不平衡系统中，通过该变换可以获得基波正序有功及无功分量、基波负序分量以及谐波分量。从电机工程的观点来看，d-q矢量属于同步电机定子abc三相绕组由平衡的三相正弦子坐标系，abc三相正序有功电流相当于d轴绕组的直流分量，即在同步电机转子上看，定子三相绕组通以平衡的三相正弦交流，相当于转子d轴绕组通以可用三相/二相变换将abc三相交流量变换到正交的aβ坐标上，如图3-1a所示。从三相静止坐标系到两相静止坐标系可以通过式3-3,3-4实现。b.a-β转换到两相d-q旋转坐标在静止坐标系的基础上引入旋转坐标系，如图3-1b所示。d轴与瞬时电压向量V的方向重合，并以角频率w同步旋转，q轴落后于d轴电流矢量i可图(3-1)(a)abc-aβ(b)aβ-abcsinwt、coswt一般都是由Va经锁相环产生负荷为线性阻抗时即无谐波时其中：为负荷电流初相位角应用d-q矢量变换理论得到三相瞬时有功电流和无功电流：和是直流分量，分别为有功分量和无功分量。2负荷为非线性阻抗时应用d-q矢量变换理论：、的计算结果分解成：、分别是、的平均值或直流分量，是基波有功分量和基波无功分量。、分别为、的交流分量，是谐波量。开环控制、闭环控制或者两者结合的复合控制.按照控制技术来分，主要包括P控制、PI控制、逆系统PI控制、微分几何控制、非线性鲁棒控制、模糊控制、递归神经网络自适应控制等等.根据控制物理量，由无功电流参考值调节流控制两大类.直接电流控制行反馈控制，直接指令电流的发生。图3.2给出了引入d-q分解法的电流直接控制方法。这种控制方法中，以瞬时电流无功分量的参考值为主，或者瞬时电流无功分量的参考值由滞后电源电压90°的正弦波与无功电流参考值相乘，波比较方式，也可采用滞环比较方式。由于直接电流控制法是对电流瞬时值的跟踪控制，要求主电路中电力半导体开关器件有较高的开关频率，对于大功率图3.2采用dq变换的直接电流控制原理框图间接电流控制的降低，输出的电压会产生大量的谐波并降低直流电压的利用率，为了减少谐图3.3采用dq变换的间接电流控制原理框图相比，控制精度高，系统具有快速的瞬态响应。由于瞬时反馈的引入，控制系统对直流侧电压和交流侧电网电压波动迅速作出反应，保持输出电流跟随参考3直接控制可抑制负序引起的不良影响。电网负序电压存在时，因为无功直接控制对相位的检测精度要求不高，这点与间接控制不同，这一优点给控制4直接控制对电力半导体器件开关频率要求高，它适用于较小容量控的电流源，但直接控制法由于是对电流瞬时值的跟踪控制，因而要求主电路7在工程实际应用中，电流直接控制方法中的脉宽调制信号的产生方法用的最多的是滞环控制法和三角波比较法，而三角波比较法更多的用于连续时域法适合用于三相对称正弦系统，否则由于计算量大和需要增加滤波环节来检测电力系统分析，使电力系统复杂部分可视化成为可能，而且软件可以作为实时Windows95,98,NT;Fortran编辑器；浏览器和T断路器操作、故障及雷击时出现的过电压可对包含复杂非线性元件(如直流输电设备)的大型电力系统进行全三相的精确模拟，其输入、输出界面非常直观、方便进行电力系统时域或频域计算仿真电力系统谐波分析及电力电子领域的仿系统当用户涉及PSCAD时所遇到的第一个软件模块就是文件管理系统。采用一种工程/算题/文件的分层结构来表示用户进行电力系统模拟研究的数据库结构。数据库。从文件管理软件模块可以直接进行诸如备份、储存、文件编缉、拷贝和删除等操作。通过选择文件管理模块屏幕右上角的适当菜单可调用PSCAD能暂时隐藏在正在处理的模块图像之下。建模DRAFT模块的方法建立需要进行模拟研究的电力系统模型。通过选择不同的功能，建模包色板中建模窗口的右侧并可移至画布上左侧,通过将各元部件模型互连便完成了电力系统模型。不同元部件模型所需的参数可在调用这些模型时屏幕上出现的菜单中直接输入。具有大量互联元部件的电力系统模型同样易于处理，因为画布部分可分为很多层次并可在屏幕上滚动显示。当用户完成了模型构筑时，可以通过基于PS格式的激光打印机或者可以接受HP-GL命令的绘图仪输出硬拷贝。?确定架空输电线和电缆的行波模型所需数据的计算过程是相当复杂的。为了确定变换矩阵、模式传输时间和波阻抗，需要进行特征值分析。为了完成这模型或者完全的频率相关行波模型。架空线模型所需要的数据有导线的空间相可以对数据进行标尺整定和通用格式整定。对于绘图用的数据可直接进行傅里曲线绘图模块可以将单曲线绘图模块绘出的曲线整理成适合报告应用。可将多根曲线组合安排在单张纸上。使用者可以直接处理曲线并在纸面上添加需要的利用运行模块进行EMTDC模拟计算通过单曲线绘图对模拟结果进行分析并利用多曲线绘图模块产生可直接用于研究报告的模拟结果图形主电路系统电源为115kv的高压电源，负载侧模拟三相接地短路故障，故障发生在1.5s,持续时间为0.75s。逆变器通过连接变压器接至交流电网。逆变器部分采用IGBT,绝缘栅双极型功率管是由BJT双极型三极管和MOS绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式电力电和压降低，载流密度大，但驱动电流较大MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。电压型逆变器的直流电源经过大电容的滤波，故直流电源可以近似看作恒压源主控制回路的内部电路结构图无功给定值(标幺值)与系统电压(标幺值)、系统无功(标幺值)作比较，经过超前滞后环节及PI调节器，产生STATCOM的控制角。仿真的调制电路图该调制电路采用正弦载波调制法，用一个等腰三角形载波和一个与基波频率相同的正弦调制波相比，用他们的交点来确定开关的转换时刻，因此，通过控制六个IGBT的导通来控制逆变器输出的电压。各仿真的波形图不投入的情况下，负载侧在1.5秒时发生三相短路接地故障，持续了0.75秒，系统电压，下降幅度较大。在负载发生三相短路接地故障时对系统进行无功补偿，抑制了电压的下降。4.3本章小结逆变器和直流电容组成，控制电路采用间接电流控制的控制方法，该控制方法能正确、快速地补偿负荷所需的无功。STATCOM在很大程度上能抑制电压波动及电压暂降，跟踪补偿特性良好。通过采用电力系统仿真软件PSCAD/EMTDC分5.1结论本论文分析了电力系统中无功功率的危害及无功功率补偿的重要意义，以功功率的检测方法和控制策略等详细分析和研究的基础上，选择了适合于电力5.2展望和发展空间。由于本人水平有限，时间仓促，使得有些工作做的不足，还需要1.本课题研究主要是围绕三相平衡的系统来研究。但是实际情况下更多的是三相不平衡系统。所以要从三相不平衡特性出发，考虑采用分相控制来补偿[1]中国矿业大学伍小杰，李明等编著.《电力电子技术》.徐州：中国矿[2]栗春，高辉，石建民等.基于DSP的静止同步补偿器脉冲发生器及控制发生器的设计[j].清华大学学报自然科学版,2002,429:11ss-1191.[4]黄卓强，浅谈无功补偿的方式及容量计算.广西电业，2003,10.力系统自动化，200012:24-28.[6]靳龙章，:中国水利水电出版社，1997.[7]黄卓强，浅谈无功补偿的方式及容量计算.广西电业，2003,10.出版社，1998.力系统自动化，200012:19-23.[J]..清华大学学报自然科学版，1997,377:7-12.[11]王强，姜齐荣，姜旭峰等.20Mvar静止无功发生器SVG控制器的设计.电力电子技术，19996:1-3.[12]严干贵，自动化2002.[J].长沙电力学院学报自然科学版,2001,162:50-53.[19]朱桂萍，自动化，2619,2002.[20]申炜.参数设计与逆系统控制方法的研究.[硕士论文][21]L.Gyngyi,orani,P.R.NCompensatorusingutilityapplications。Paris.GateAug.turn-off[22]C.D.Schauder,H.MehtadvancedstaticVarcompensators.IEEEProcee英文原文transmissionsystem,oneofthecoredevice,stabilizethevoltage,flickerimprove.InordertoensurestableandreliableworkofSTcontrolmethodofchoiceisveryimportant.STATCOMcurrentcontrolofcontrolparametersofthecoordinatedadjustmentmoredifficulttoEmbarksfromtheinstantaneouspowerprincipleofdetailedtransformationrelationship,thushasomittedtheelectriccurrentPIregulator,reducedthecontrolledvariableadjustmentorderofequivalentresistanceandtheequivalentinductancevalue,butthesesystem'sdifferentiaequation,obtainstheSTATCOMcontrolrelationshipdirecvoltagethen,thecontrolstructureissimple,remoreandmore.ButasaresultoftheOCC-STATCOMmaicomponentexistensingleweekgoverningequationtheinverterpowercomposedofthevoltageinverterreactoralsotous1sideelectriccapacityvoltage,controlsinverter'sthroughthesingleweekalgorithphaseloadforthepureresingle-phasecircuit,mayobtIntheformula,istheinstallmentjunctionpointvoltage;isequivalentresistiveload.SupposessingleweekperiodisT,thedutyfavalue;istheinvertorsconcurrentsidevoltage.Considerturn-onfrequencyisbiggerththesingleweekcontrolway2signalturnover,theintegratedFig.1ConfigurationofSTATCOMbasedonone-cyclecontrolFig.3SchematicofInverterBrBecauseintheinvertorsmaincircuit'spowsectionofdeadtimeinitsdrivingsignal,guclears.ConsidersthesingquickrecoveryafterflowThedeadareasingleweekcontrolcontrolprecision,namelybecauseofthedeadoutputtocontainthemassiveovertones,STATCOMworkeffect,forthisreason,thisarticleproposedonekind(c)Actualanddifferenceoftheidealvoltagewaveform3thecompensationtoit.Whenispositive,switchingperiod'sdUnitesvertical2may45Contrasttypetheoriginalcontrolcircuit'sfoundationisservesthecontrolpurpose.ImprToconfirmproposedthatcontrolmethod'svalidity,thisarticlenotcarriedonthedeadareacomIndirectofLCoutput