基于Matlab的電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置的研究與仿真

1、精品文檔引言隨著電力系統(tǒng)中非線性用電設(shè)備， 尤其是電力電子裝置應(yīng)用的日益廣泛， 電力系 統(tǒng)中的諧波污染問題也越來越嚴(yán)重， 而大多數(shù)電力電子裝置功率因數(shù)較低， 也給電網(wǎng) 帶來額外負(fù)擔(dān)， 并影響供電質(zhì)量。 因此抑制諧波和提高功率因數(shù)已成為電力電子技術(shù) 和電力系統(tǒng)研究領(lǐng)域所面臨的一個重大課題，正在受到越來越多的關(guān)注。解決電力電子裝置產(chǎn)生的諧波污染和低功率因數(shù)問題不外乎兩種途徑:一種是裝 設(shè)補(bǔ)償裝置，如有源濾波器、 無功功率補(bǔ)償器等， 設(shè)法對諧波進(jìn)行抑制和對無功進(jìn)行 補(bǔ)償;另一種是對電力電子裝置本身進(jìn)行改進(jìn)，使其不產(chǎn)生諧波也不消耗無功功率， 或根據(jù)需要對其功率因數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。后一種方法需要對現(xiàn)有電力電子

2、設(shè)備進(jìn)行大規(guī)模 更新， 代價較大，并且只適用于作為主要諧波源的電力電子裝置， 因此有一定的局限 性。而前一種方法則適用于各種諧波源和低功率因數(shù)設(shè)備， 并且方法簡單， 己得到廣 泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的補(bǔ)償無功功率和諧波的主要手段是設(shè)置無功補(bǔ)償電容器和LC濾波器，這 兩種方法結(jié)構(gòu)簡單，既可以補(bǔ)償諧波，又可以補(bǔ)償無功功率，一直被廣泛應(yīng)用。但這 種方法的主要缺點(diǎn)是補(bǔ)償特性受電網(wǎng)阻抗和運(yùn)行狀態(tài)影響，易和系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振， 此外，它只能補(bǔ)償固定頻率的諧波， 難以對變化的無功功率和諧波進(jìn)行有效的動態(tài)補(bǔ) 償。而隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，對無功功率和諧波進(jìn)行快速動態(tài)補(bǔ)償?shù)男枨笤絹碓酱蟆，F(xiàn)代電力電子技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展為諧波和無功

3、補(bǔ)償裝置的能動控制提供了可能。 近年來，電力電子器件也由不可控器件， 半控型器件及全控器件發(fā)展到智能化的功率 器件。這些新型器件的出現(xiàn)使得電力電子變換電路本身及其控制系統(tǒng)產(chǎn)生了巨大的變 革，從傳統(tǒng)的以整流為主的電力電子技術(shù)跨入了以直流逆變成各種頻率的交流為主的 逆變時代， 從而為各種形式的變流器在交流系統(tǒng)中的應(yīng)用供了可能。 而近幾十年來電 力電子技術(shù)在電氣拖動領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用， 積累了大量的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)， 技術(shù)上也日趨成 熟。正是在電氣拖動領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用的相控脈沖寬度調(diào)制(PWM技術(shù)和四象限變流技術(shù)為各種形式的靜止無功功率補(bǔ)償裝置(SVC)和有源濾波器(APF)控制器提供了 原形。晶閘管獲得廣

4、泛應(yīng)用后，以晶閘管控制電抗器(TCR)為代表的靜止無功補(bǔ)償裝置(SVC)有了長足的發(fā)展，可以對變化的無功功率進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償。近年來，隨著以GTO, BJT和IGBT為代表的全控型器件向大容量、高頻化方向的不斷發(fā)展，采用電力 電子技術(shù)的各種有源補(bǔ)償裝置發(fā)展非常迅速。本論文所研究的靜止無功功率補(bǔ)償器(SVC)，屬于FACTS家族中重要的一員。有1歡。迎下載精品文檔人也稱它為靜止同步補(bǔ)償器(Static Synchronous Compensator，縮寫為STATCOM。)在美國被稱為STATCQN即靜止調(diào)相機(jī)(Static Condenser);在日本過去則稱為靜止無功功率發(fā)生器(Static V

5、ar Generator)，簡稱SVC專指由自換相的電力半導(dǎo)體橋 式變流器來進(jìn)行動態(tài)無功補(bǔ)償?shù)难b置;在歐洲多稱為先進(jìn)靜止補(bǔ)償器(AdvanceStatic Var Generator)，簡稱ASVG。無功補(bǔ)償應(yīng)包含對基波無功功率的補(bǔ)償和對諧波無功功率的補(bǔ)償， 后者實(shí)際是諧 波補(bǔ)償。無功功率對供電系統(tǒng)和負(fù)荷的運(yùn)行都是十分重要的。 傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償設(shè)備如 同步發(fā)電機(jī)、同步電動機(jī)、同步調(diào)相機(jī)、固定容量的電容器、開關(guān)控制的并聯(lián)電抗器 等，可滿足一定范圍的無功補(bǔ)償要求，但響應(yīng)速度慢、維護(hù)困難、連續(xù)可控性差。雖 然可控硅型的靜止無功補(bǔ)償器(SVC)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用得到了較好的效果，因此得到 了廣泛的應(yīng)用。2

6、歡。迎下載精品文檔第一章無功功率補(bǔ)償?shù)幕纠碚?.1 無功功率補(bǔ)償?shù)幕驹硌a(bǔ)償功率因數(shù)的功能及原理是大家熟知的，下面僅以改善電壓調(diào)整的基本功能為 例，對無功功率動態(tài)補(bǔ)償?shù)脑碜骱喴榻B。圖2. la所示為系統(tǒng)、負(fù)載和補(bǔ)償器的單相等效電路圖。其中，U為系統(tǒng)線電壓;R和X分別為系統(tǒng)電阻和電抗。設(shè)負(fù)載變化很小，故有 U遠(yuǎn)小于U。則假定R遠(yuǎn)小于X時，反映系統(tǒng)電壓與無功功率關(guān)系的特性曲線如圖2.1b中實(shí)線所示，由于系統(tǒng)電壓變化不大，其橫坐標(biāo)也可換為無功電流?？梢钥闯?，該特性曲線是向下傾斜的，即 隨著系統(tǒng)（a）單相電路（b）動態(tài)補(bǔ)償原理圖2.1無功功率動態(tài)補(bǔ)償?shù)脑砉┙o的無功功率Q的增加，供電電壓下降，

7、實(shí)際上，由電力系統(tǒng)中的分析可知，系統(tǒng) 的特性可近似用下式表示：U52Ssc（2.1）或者寫成U _ QU0Ssc(2.2)3歡迎下載精品文檔式中U0無功功率為零時的系統(tǒng)電壓；Ssc系統(tǒng)短路容量?？梢?，無功功率的變化將引起系統(tǒng)電壓成比例地變化。投入補(bǔ)償器之后，系統(tǒng)供給的無功功率為負(fù)載和補(bǔ)償器無功功率之和，即Q二QLQr（2.3）因此，當(dāng)負(fù)載無功功率QL變化時，如果補(bǔ)償器的無功功率Qr總能彌補(bǔ)QL的變 化，從而使Q維持不變，即Q=0則厶U也將為0,供電電壓保持恒定，這就是對無 功功率進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償?shù)幕驹?。圖2.1b示出了進(jìn)行動態(tài)的無功補(bǔ)償，并使系統(tǒng)工 作點(diǎn)保持在Q-QA=常數(shù)的示意圖。當(dāng)使系統(tǒng)的

8、工作點(diǎn)保持在Q=0處，即圖中的C點(diǎn)時，就實(shí)現(xiàn)了功率因數(shù)的完全補(bǔ)償?？梢娧a(bǔ)償功率因數(shù)的功能可以看作是改善電壓 調(diào)整功能的特例。在工程實(shí)際中，為了分析方便，常常把負(fù)載也包括在系統(tǒng)之內(nèi)考慮，總體等效為一個串聯(lián)一定內(nèi)阻的電壓源。即將圖2.1a中點(diǎn)劃線框內(nèi)的部分等效為圖2.2a中點(diǎn)劃線框內(nèi)的部分，并忽略內(nèi)部阻抗中的電阻，而電抗記為Xso,等效后系統(tǒng)電源電壓為等效前連接點(diǎn)處外接補(bǔ)償器時的電壓。另外，由于補(bǔ)償器具有維持連接點(diǎn)電壓恒定的作用，故可以將其視為恒定電壓源，電壓值取為系統(tǒng)外接補(bǔ)償器（即補(bǔ)償器吸收的無 功電流為零）時連接點(diǎn)處的正常工作電壓，也就是圖2.1中補(bǔ)償器未接且負(fù)載無功不變時的供電電壓，記為Ur

9、ef。其電壓一電流特性如圖2.2b所示，為一水平直線，由 于電流為無功電流，電壓又維持一定，因此也可以看作電壓一無功功率特性曲線。這樣，整個等效電路即如圖2.2a所示。當(dāng)圖2.2a中未接補(bǔ)償器而由于某種原因（例如負(fù)載無功的變化）使連接點(diǎn)處電壓 變化Us時，也就是在圖2.2a中系統(tǒng)電源電壓變化U時，接人補(bǔ)償器后，連接點(diǎn) 電壓即可以回到正常值。由圖2.2a可得，此時補(bǔ)償器所吸收的無功功率應(yīng)為：(2.4)換句話說，一臺可吸收無功功率為Qr的補(bǔ)償器，可以補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)電壓變化為XsQrUref按照電力系統(tǒng)中的常規(guī)做法，這里采用的是標(biāo)么制，各量均為標(biāo)么值，故三相電 路與單Xs(2.5)相電路的公式是一樣的，

10、且與三相的聯(lián)結(jié)方式無關(guān)。4歡迎下載圖2.2理想補(bǔ)償器的等效電路及特性1.2 靜止無功補(bǔ)償裝置（SVC）原理在電力系統(tǒng)中，電壓和頻率是衡量電能質(zhì)量的兩個最基本、最重要的指標(biāo)。為確保電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，供電電壓和頻率必須穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)。頻率的控制與有功 功率的控制密切相關(guān)，而電壓控制的重要方法之一是對電力系統(tǒng)的無功功率進(jìn)行控 制?？刂茻o功功率的方法很多，設(shè)置無功功率電容器是補(bǔ)償無功功率的傳統(tǒng)方法之 一，這種方法具有結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)方便等優(yōu)點(diǎn)，目前在國內(nèi)外均得到廣泛應(yīng)用。但它 存在著所需電容容量大、與諧波互相影響及不能動態(tài)補(bǔ)償?shù)热秉c(diǎn)，因此，它一般與動態(tài)補(bǔ)償設(shè)備配合使用。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，對無功功率

11、進(jìn)行快速動態(tài)補(bǔ)償?shù)男枨笤絹碓酱蟆ｌo止無功 補(bǔ)償器是電網(wǎng)中控制無功功率的裝置，它根據(jù)無功功率的需求進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償。所謂靜 止無功補(bǔ)償是指它沒有機(jī)械運(yùn)動部件， 與同步調(diào)相機(jī)相比，靜止無功補(bǔ)償器是完全靜 止的設(shè)備。但它的補(bǔ)償是動態(tài)的，即根據(jù)無功的需求或電壓的變化自動跟蹤補(bǔ)償。靜止無功補(bǔ)償系統(tǒng)中的各種無功補(bǔ)償器都是用無功器件（電容器和電抗器）產(chǎn)生無功功率，并且根據(jù)需要調(diào)節(jié)容性或感性電流。靜止補(bǔ)償器的另一個特點(diǎn)是依靠晶閘管等電 力電子器件完成調(diào)節(jié)或投切功能，它們可以頻繁地調(diào)節(jié)或投切。其動作速度是毫秒級 的，遠(yuǎn)比機(jī)械動作快。對于系統(tǒng)中平衡無功功率或不變動的無功功率常采用傳統(tǒng)的電 容器補(bǔ)償或稱為固定電容補(bǔ)償（

12、FC），開關(guān)投切電容器（BSC），由它們補(bǔ)償無功的不動 部分和動態(tài)的補(bǔ)償結(jié)合起來，形成靜止無功補(bǔ)償裝置（SVC）。精品文檔（a）等效電路（b）電壓一電流（無功功率）特性SVC裝置主要用于對沖擊性負(fù)荷用戶的就地補(bǔ)償和用十對電力系統(tǒng)的無功補(bǔ)償5歡迎下載精品文檔一、用于沖擊性負(fù)荷用戶的無功補(bǔ)償，如用于軋鋼機(jī)、礦山絞車、電弧冶煉爐、 電氣機(jī)車、高能加速器、頻繁啟動的電動機(jī)等。其作用是:1、補(bǔ)償負(fù)載在動態(tài)過程中所需的無功;2、調(diào)整電壓，減少電壓波動和電壓閃變;3、改善功率因數(shù);4、濾除大部分高次諧波，改善電壓波形;5、在不平衡負(fù)載處起平衡化作用;6、提高沖擊負(fù)載設(shè)備及其鄰近電氣設(shè)備的運(yùn)行安全性。二、 用

13、于電力系統(tǒng)，其作用是:1、在樞紐變電所或終端變電所靈活的補(bǔ)償無功功率，提供隨機(jī)性調(diào)相功能;2、按指定要求調(diào)整系統(tǒng)電壓;3、提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性和暫態(tài)穩(wěn)定性，4、提高輸電線路的輸送功率。5、提供阻尼力矩以抑制電力系統(tǒng)的功率振蕩;6、抑制電力系統(tǒng)的次同步諧振;7、吸收電力系統(tǒng)中突然涌現(xiàn)的過剩無功，抑制暫時過電壓;8、減少系統(tǒng)中的負(fù)序電流分量，對連接點(diǎn)的二相電壓起平衡作用;9、對直流輸電系統(tǒng)的換流站，提供換相無功和實(shí)施電壓控制。 靜止無功補(bǔ)償裝置主要有以下三大類型:一類是具有飽和電抗器的靜止無功補(bǔ)償 裝置(SR: Saturated Reactor);第二類是晶閘管控制電抗器(TCR: Thyr

14、istor Control Reactor),晶閘管投切電容器(TSC: ThyristorSwitch Capacitor)，這兩類裝置通稱 為SVC (Static Var Compensator);第三類就是采用自換相變流技術(shù)的靜止無功補(bǔ)償 裝置一動態(tài)無功補(bǔ)償器(SVG)。下面簡要說明SR和SVC勺原理。1.2.1具有飽和電抗器的無功補(bǔ)償裝置(SR)飽和電抗器分為自飽和電抗器和可控飽和電抗器兩種，相應(yīng)勺無功補(bǔ)償裝置也就 分為兩種，具有自飽和電抗器勺無功補(bǔ)償裝置是依靠電抗器自身固有勺能力來穩(wěn)定電 壓，它利用鐵心勺飽和特性來控制發(fā)出或吸收無功功率勺大小;可控飽和電抗器通過 改變控制繞組中勺工

15、作電流來控制鐵心勺飽和程度， 從而改變工作繞組勺感抗， 進(jìn)一 步控制無功電流勺大小。6歡。迎下載精品文檔121.1SR型SVC的優(yōu)缺點(diǎn)SR型SVC的主要優(yōu)點(diǎn)有：1工作可靠、維護(hù)簡單由于主要部件電力變壓器、 電抗器和電容器都是標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品， 可靠性高， 并且 不需要特殊的維護(hù)。2可以進(jìn)行連續(xù)快速的感性/容性調(diào)節(jié) 固有的快速響應(yīng)尤其適合對閃變負(fù)荷的補(bǔ)償，同時還具有抑制不對稱負(fù)荷的能力。3在感性工作范圍內(nèi)有較大的過載能力例如，在持續(xù)5min以內(nèi)，可以過載到1.5Pu，或在數(shù)秒內(nèi)過載到3Pu。特殊設(shè) 計(jì)時，過載能力甚至可以達(dá)到45Pu (1s)，如根據(jù)需要可以更長一些。這一固有的 過負(fù)荷能力特別適合十

16、用來控制瞬時過電壓。4自生諧波含量低 由于采用了曲折接線和網(wǎng)格調(diào)諧電抗器這兩種內(nèi)部諧波抑制技術(shù)，所產(chǎn)生的諧波相當(dāng)?shù)停诖蠖鄶?shù)應(yīng)用中不需要另外設(shè)置濾波器。這兩種諧波抑制技術(shù)同時還具有改 善補(bǔ)償器輸出特性和平直度的作用。SR型SVC的主要缺點(diǎn)：1制靈活性較差 由于它不能附加其他控制信號，因此控制靈活性較差，從ifu也就限制了它的應(yīng) 用范圍。2運(yùn)行噪聲大在電抗器附近噪聲水平可能很高(約為100db)，這是由于高頻磁致伸縮力造成 的。為降低噪聲對環(huán)境的影響，有時要專門為飽和電抗器建造一個隔音室。3不能分相調(diào)節(jié)4不能直接連接與超高壓5單位容量損耗大 由于自飽和電抗器在額定電壓時鐵芯需要工作十飽和狀態(tài)，

17、磁通密度較高， 鐵芯截面積比普通變壓器要小，所以單位容量損耗大，目 散熱較難，制作要求高。6價格較高 因其制造復(fù)雜且價格較高得不到廣泛應(yīng)用。121.2SR型SVC的應(yīng)用場合7歡。迎下載精品文檔SR型SVC是由基于傳統(tǒng)技術(shù)的無源元件構(gòu)成的。 它們可靠、 無需維護(hù)， 而且過 負(fù)荷能力強(qiáng)。因此在重要的應(yīng)用場合，這些方面顯示出了它的優(yōu)越性。典型應(yīng)用場合：1在交流輸電系統(tǒng)中由于穩(wěn)定電壓以及降低短時過電壓在高壓電網(wǎng)中負(fù)荷的變化引起電壓的波動，特別是在空載（或輕載）長送電線路上,線路電容在線路的末端會產(chǎn)生不允許的過電壓；而在另外一些情況下，滿負(fù)荷又需要對電壓降進(jìn)行校正。并且在突然甩去負(fù)荷或開關(guān)操作時，需要快

18、速的電壓抑制。 對十這些情形，SR型SVC對穩(wěn)定電壓以及降低過電壓都是非常有效的。2在工業(yè)供電網(wǎng)絡(luò)中用十抑制急劇的無功波動造成的電壓波動或閃變消除閃變的理想裝置應(yīng)是恒壓無功補(bǔ)償器，SR型SVC可以說是一種接近十這種 理想運(yùn)行性能的補(bǔ)償設(shè)備。在負(fù)荷急劇變化的工業(yè)企業(yè)電網(wǎng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，其快速 抑制作用可以保證最好的電壓穩(wěn)定。3在高壓直流輸電系統(tǒng)中用十降低由十換流裝置閉鎖引起的動態(tài)和短時過電壓 在直流輸電系統(tǒng)故障（直流閉鎖、全停）或交流系統(tǒng)故障后而直流輸電不能迅速起動 時，換流閥不能消除無功功率，多余的無功功率將引起工頻動態(tài)過電壓，如交流系統(tǒng) 的短路容量或短路比愈小，產(chǎn)生的過電壓愈高。過高的工頻過

19、電壓將對交、直流系統(tǒng) 的安全運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅。利用SR型SVC動作迅速和過負(fù)荷能力強(qiáng)的特點(diǎn)，可以有 效地抑制此類工頻動態(tài)過電壓；此外配合并聯(lián)電容器的調(diào)節(jié)，可以較好地控制交流側(cè) 電壓。SR型SVC反應(yīng)速度快，并且有部分平衡化功能，作為以電壓穩(wěn)定為目的的動態(tài) 無功功率補(bǔ)償設(shè)備曾有較好的效果。1.2.2晶閘管控制電抗器（TCR）兩個反并聯(lián)的晶閘管與一個電抗器相串聯(lián)， 其單相原理圖如圖2.3所示。其三相 多接成三角形，這樣的電路并入到電網(wǎng)中相當(dāng)于交流調(diào)壓器電路接電感性負(fù)載，此電 路的有效移相范圍為90180當(dāng)觸發(fā)角a=90時，晶閘管全導(dǎo)通，導(dǎo)通角6 =180 此時電抗器吸收的無功電流最大。根據(jù)觸發(fā)角與

20、補(bǔ)償器等效導(dǎo)納之間的關(guān)系式：Bl二BimaxCSin ）/二 和Bimax=1/X1（2.6）從上式可知，增大觸發(fā)角即可增大補(bǔ)償器的等效感抗，這樣就會減小補(bǔ)償電流中8歡迎下載精品文檔的基波分量，所以通過調(diào)整觸發(fā)角的大小就可以改變補(bǔ)償器所吸收的無功分量，達(dá)到調(diào)整無功功率的效果。圖2.3 TCR補(bǔ)償器原理圖由于單獨(dú)的TCR只能吸收無功功率，而不能發(fā)出無功功率，為了解決此問題，可 以將并聯(lián)電容器與TCR配合使用構(gòu)成無功補(bǔ)償器。根據(jù)投切電容器的元件不同，又可 分為TCF與固定電容器配合使用的靜止無功補(bǔ)償器（TCR+FC和TCF與斷路器投切電容 器配合使用的靜止無功補(bǔ)償器（TCR+MSC。這種具有TCR

21、型的補(bǔ)償器反應(yīng)速度快，靈 活性大，目前在輸電系統(tǒng)和工業(yè)企業(yè)中應(yīng)用最為廣泛。TCR的三相接線形式大都采用三角形聯(lián)結(jié)，也就是所謂支路控制三角形聯(lián)結(jié)三相交流調(diào)壓電路的形式，如圖2.4所示，這種接線形式比其他形式線電流中諧波含量要小。由分析可知，觸發(fā)延遲角a的有效移相范圍為90180其位移因數(shù)始終為1,也就是說，基波電流都是無功電流。a=90時，晶閘管完全導(dǎo)通，導(dǎo)通角& =180與 晶閘管串聯(lián)的電抗相當(dāng)于直接接到電網(wǎng)上，這時其吸收的基波電流和無功功率最大。9歡迎下載精品文檔當(dāng)觸發(fā)延遲角在90180。之間時，晶閘管為部分區(qū)間導(dǎo)通，導(dǎo)通角& iaptiafi-r.Vrs*J精品文檔(6)在

22、Simulink的SimPowerSystems模塊庫中，打開Measurements模塊庫， 選中Three-Phase V-I Measurement功能模塊，按照上述方法再放置一個Three-Phase V-IMeasurement，并將其分別命名為Primary(735KV、Secondary(16KV，其屬 性參數(shù)設(shè)置對話框如圖4-6、4-7所示：圖4-6 Three-Phase V-I Measurement(Primary)模塊屬性參數(shù)31歡迎下載精品文檔圖4-7 Three-Phase V-I Measurement (Secondary)模塊屬性參數(shù)(7)TCR模塊：TCR模

23、塊是由兩個反向并聯(lián)的晶閘管和電感元件串聯(lián)組成，其屬性參數(shù)如圖4-8所示：圖4-8 TCR Bran ch模塊屬性參數(shù)32歡迎下載精品文檔(8)TSC模塊：TSC模塊是由兩個反向并聯(lián)的晶閘管和電容器元件組成，是一個封裝的模塊，按照相同的辦法再放置兩個TSC三哥TSC模塊分別命名為TSC1 TSC2 TSC3其屬性 參數(shù)相同，如圖4-9所示：圖4-9 TSC Bran ch模塊屬性參數(shù)(9) SVC Con troller(SVC控制器)子系統(tǒng)SVC控制器子系統(tǒng)的主要作用是為無功補(bǔ)償裝置SVC提供觸發(fā)脈沖，使其在某段時間內(nèi)導(dǎo)通，其控制框圖如圖4-10所示，它是為控制脈沖的輸出而構(gòu)建的子系統(tǒng)， 它需

24、要設(shè)置多個參數(shù)。該子系統(tǒng)由以下幾個功能模塊構(gòu)成：圖4-10 SVC控制器框圖1)Measurement System模塊，點(diǎn)擊SimpowerSystemS模塊庫，點(diǎn)擊Measurements33歡迎下載精品文檔模塊庫，即可調(diào)出該模塊；其屬性參數(shù)如圖4-11所示:Function. Block Paraseters: Beasurenent Syste*SVC DisaiuriE-ZEntEF口Isaik/FaranetersNcainal gitgge lvolts ras； ph*ch；735e3Initial input:父淀父淀volts ras ph-ph； Phase !degee

25、/ Frea (E:735=30. 999S 0 SO圖4-12 Distribution unit模塊屬性參數(shù)3)Firing Unit模塊，其屬性參數(shù)如圖4-13所示：H*1PApply圖4-11 Measurement System模塊屬性參數(shù)2)Distribution unit模塊，其屬性參數(shù)如圖4-12所示:Cancel34歡迎下載圖4-13 Firi ng Unit模塊屬性參數(shù)4)Timer模塊，點(diǎn)擊SimpowerSystemS模塊庫，點(diǎn)擊Discrete Control Blocks模塊庫，即可調(diào)出該模塊；其屬性參數(shù)如圖4-14所示：Tisier (ask) (link)Ge

26、nerates a.changing at specified ti3#s_If H ElgTtalLi RQt EpwZlf at 116 ZwTOj thw CUtpUt ZE kftpt fit 0unti 1 th-e first specified transition圖4-14 Timer模塊屬性參數(shù)5)Outport模塊，點(diǎn)擊SimpowerSystems模塊庫，點(diǎn)擊Control Blocks模塊庫，即可調(diào)出該模塊；其屬性參數(shù)如圖4-15所示：35歡迎下載精品文檔TIBCECancelHelpSource Elock Paraaeters:PaTant&isTiM (s

27、):精品文檔圖4-15 Outport模塊屬性參數(shù)3.2無功補(bǔ)償裝置的仿真建立好圖4-1所示的Simulink模型后，將參數(shù)設(shè)置好便可進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果如圖4-16所示：36歡迎下載精品文檔U11J| 丄11*2131415 tl 07 IB M圖4-16 SVC仿真波形3.3仿真波形分析根據(jù)無功功率補(bǔ)償?shù)钠胶夤絈LQ，其中Q=QcQr，當(dāng)Q總能彌補(bǔ)QL的變化時，從而使Q維持不變，即Q=0則厶U也將為0,供電電壓保持恒定。當(dāng)T=0時，投入一個TSC此時系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)T=0.02秒時，Q 0,說明負(fù)荷處 感性無功增加，電壓有所下降，需要對負(fù)荷進(jìn)行無功補(bǔ)償，即增大TCR勺觸發(fā)角，可以減少T

28、CR吸收的感性無功功率，使系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)T=0.1秒時，負(fù)荷所需無功減小，電源和TCR還維持原狀態(tài)，導(dǎo)致Q 0,因此需要增加TCR吸收的無功功率，需要減小TCR的觸發(fā)角。其波形變化如T在0.1秒到0.4秒時間段 內(nèi)的顯示波形。37歡迎下載精品文檔當(dāng)T=0.4秒時，負(fù)荷處電壓趨于下降， 說明負(fù)荷處所需要的無功功率增大， 需要 對負(fù)荷進(jìn)行無功補(bǔ)償，因此在T=0.42投入TSC由于投入TSC使補(bǔ)償?shù)臒o功功率變 化量驟然增加，需要TCR的配合，因此出現(xiàn)了圖中的尖峰脈沖。由于對負(fù)荷補(bǔ)償不足，TCR需要切掉，但此時對符合的補(bǔ)償任然不足，電壓任然處于低電壓狀態(tài)。當(dāng)T在0.7秒時，負(fù)荷處電壓回升，說明負(fù)

29、荷處所需無功功率減小，需要投入TCF吸收多余的無功功率， 與此同時需要切掉TSC但切掉的TSC補(bǔ)償量較TCR吸收 的無功功率大，導(dǎo)致Q 0,波形T在0.7秒到0.83秒的波形所示，由于Q 0,需要TCF吸收的無功功率增大，即減小TCR的觸發(fā)角，直至穩(wěn)定。仿真結(jié)果還表明:無功功率補(bǔ)償器能夠很好地補(bǔ)償無功功率， 使補(bǔ)償后的功率因 數(shù)接近1，達(dá)到了補(bǔ)償?shù)哪康?。電壓和電流都能夠穩(wěn)定。我們還能夠看到補(bǔ)償器能夠 很好的跟蹤無功功率的變化， 并且進(jìn)行實(shí)時補(bǔ)償， 補(bǔ)償后的電流與電壓相位相差不大， 補(bǔ)償后的電流在很大程度上降低了線路損耗。但是從波形中我們還可以看出:電源側(cè) 的電流波形有毛刺，即補(bǔ)償后的電流含有高

30、次諧波成分。 這主要是因?yàn)橹麟娐分械碾?力電子器件在高頻通斷過程中產(chǎn)生了其工作頻率附近的一些頻率很高的諧波。另外，電容上的電壓有一定的振蕩，但是很快就又趨于穩(wěn)定了。38歡。迎下載精品文檔總結(jié)利用MATLAB/Simulink建立無功補(bǔ)償裝置仿真模型， 簡單直觀， 運(yùn)行速度快， 易 于使用，為驗(yàn)證設(shè)計(jì)思想，并進(jìn)行高效的設(shè)計(jì)與綜合分析打下了良好的基礎(chǔ)。通過以 上的演示可知，MATLA能夠準(zhǔn)確，清晰地描繪出各種情況下同步電機(jī)機(jī)端電壓、電流的變化情況、位移因數(shù)、TCR TS(發(fā)出或吸收無功功率等參數(shù)的曲線圖，且有很高的 精度，為無功補(bǔ)償裝置的的選擇和參數(shù)的設(shè)定提供了直觀而準(zhǔn)確的依據(jù)。電力系統(tǒng)的電壓、頻率是衡量電能質(zhì)量的基本指標(biāo)，電壓的穩(wěn)定性是電力系統(tǒng) 穩(wěn)定性的重要組成部分。保證用戶處的電壓接近額定值是電力系統(tǒng)運(yùn)行的根本任 務(wù)。通常， 大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)元件和負(fù)載都是消耗無功功率的， 這些無功功率如果都由發(fā)電 機(jī)提供并經(jīng)過長距離傳送是不合理的， 也是不可能的。 合理的方法是在需要消耗無功 功率的地方產(chǎn)生無功功率來補(bǔ)償無功功率的損耗。 無功功率的補(bǔ)償作用主要表現(xiàn)在以 下方面:提高供電系統(tǒng)及負(fù)載的功率因數(shù)、降低設(shè)備容量、減少功率損耗。穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，提高供電質(zhì)量。在長距離輸電線中的合適地點(diǎn)設(shè)置動態(tài)無功 補(bǔ)償裝置還可以改善輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高輸電能力。本次設(shè)計(jì)所仿真的無功補(bǔ)償裝