静止无功补偿器的设计与仿真
电力系统静态无功补偿系统设计与仿真 学位论文
本科生毕业设计 (论文)题目：电力系统静态无功补偿系统设计与仿真摘要文章介绍了电力系统无功功率补偿的原理与应用，其中重点介绍了目前在电力系统中广泛采用的各种静态无功功率补偿装置的原理及功能。
其中主要包括两大类，电容器、电抗器无功补偿的基本原理及静止无功补偿器的基本原理，分析其代表性的并联电容补偿方式。
并简要介绍了晶闸管相控电抗器型（TCR），晶闸管投切电容器型（TSC），TCR+TSC混合型以及可控饱和电抗器的工作原理及应用。
用Matlab对TCR型无功补偿进行仿真实验。
对电力系统中的无功补偿技术发展进行了展望。
关键词: 静止无功补偿装置，TCR，TSC，MatlabAbstractThis paper introduces the principle and application of reactive power compensation of power system, the importance of which is to introduce the principle and function of all kinds of static reactive power compensation devises which are widely applied in power system and which mainly include two categories, the basic principle of reactive power compensation capacitor, reactor and the basic principle of static reactive power compensator，analyzes the typical parallel capacitor compensation mode.Briefly introduces the principle and application of Thyristor control reactor(TCR), Thyristor switched capacitor(TSC), the hybrid of TCR and TSC and controllable transducer.Gives a simulation of TCR type reactor power compensation by Matlab and the future of power system is mainly focus on the reactor power compensation technique.Key word: Static Var Compensator ,TCR, TSC, Matlab目录第一章引言 (1)1.1 无功功率在电网中的作用 (1)1.2 无功功率对电力系统的影响 (3)1.2.1 无功功率对有功功率的影响 (3)1.2.2 无功功率对电压的影响 (3)1.2.3 无功功率对线损的影响 (4)1.3 无功系统无功电源与无功负荷 (4)1.3.1 电力系统的无功电源 (4)1.3.2 电力系统的无功负荷 (5)1.4 无功功率补偿 (6)1.4.1 无功补偿的作用 (6)1.4.2 无功补偿装置 (7)第二章静态无功补偿 (8)2.1 并联电容器 (8)2.1.1并联电容器补偿无功功率的原理 (9)2.1.2并联电容器补偿无功功率的方式 (11)2.1.3 并联电容器补偿容量的确定 (13)2.2 并联电抗器 (15)2.2.1 并联电抗器在电力系统中的作用 (15)2.2.2 并联电抗器装置容量的计算 (16)第三章静止无功补偿器 (18)3.1 静止无功补偿器的概念 (18)3.2 SVC的类型 (19)3.3 晶闸管可控电抗器（TCR） (19)3.4 晶闸管投切电容器（TSC） (20)3.4.1 晶闸管投切电容器的基本原理 (20)3.4.2 晶闸管投切电容器的投切时间 (21)3.5 可控饱和电抗器 (23)3.5.1 可控饱和电抗器的工作状态 (23)3.5.2 可控饱和电抗器的补偿原理 (24)3.5.3 可控饱和电抗器的优点与缺点 (25)第四章无功补偿装置的仿真 (26)4.1 仿真的原理.................................................................................................... . (26)4.2 仿真图概述..................................................................................................... .. (26)4.3 仿真结果及分析 (34)结束语 (36)参考文献..................................................................................................... (37)致谢……………………………………………………………………………………………………… ..38第一章引言1.1 无功功率在电网中作用 无功功率补偿是保持电力系统高质量运行的一种重要技术手段，同时是电力系统研究面临的重要课题，受到相关人员越来越多的的关注。
静止无功补偿系统的建模与仿真讲解
摘要电力系统的各节点无功功率平衡决定了该节点的电压水平，由于当今电力系统的用户中存在着大量无功功率频繁变化的设备；如轧钢机、电弧炉、电气化铁道等。
同时用户中又有大量的对系统电压稳定性有较高要求的精密设备：如计算机，医用设备等。
因此迫切需要对系统的无功功率进行补偿。
在电力系统中，对无功功率的控制，可以提高功率因数，稳定电网电压，改善供电质量。
电力系统中的无功补偿装置从最早的电容器开始发展到今天，历经了电容器、同步调相机、静止无功补偿装置和SVG等几个不同的阶段。
本文讨论的静止无功补偿装置(SVC)属于晶闸管投切型并联补偿设备，它是在机械投切式并联电容和电感基础上，采用大容量晶闸管代替断路器等触点式开关而发展起来的。
MATLAB软件中的Simulink给用户提供了用方框图进行建模的模型接口，与传统的仿真软件相比，具有更直观、方便和灵活的优点。
Simulink中的电力系统模块库包含了各种交/直流电源、大量电气元器件和电工测量仪表以及分析工具等。
利用这些模块可以模拟电力系统运行和故障的各种状态，并进行仿真和分析。
关键词：静止无功补偿；MATLAB仿真；Simulink；1目录摘要 (1)静止无功补偿系统的建模与仿真 (3)1. 无功补偿技术的分析 (3)1.1静止无功补偿的概念 (3)1.2无功补偿技术的发展历程 (3)1.3无功补偿的意义和作用 (4)1.4无功补偿的原则及方式 (5)1.5配电网无功补偿存在的问题 (6)2. 静止无功功率补偿器 (6)2.1 SVC的类型及工作原理 (6)2.2 晶闸管控制电抗器的基本原理 (7)2.3 晶闸管控制电抗器和电容器的配合使用 (10)3 基于晶闸管的静止无功补偿装置仿真 (11)3.1 SVC仿真模块的建立 (11)3.2 SVC仿真结果与分析 (12)4 结论 (13)参考文献： (14)2静止无功补偿系统的建模与仿真1.无功补偿技术的分析1.1静止无功补偿的概念所谓静止无功补偿是指用不同的静止开关投切电容器或电抗器，使其具有吸收和发出无功电流的能力，用于提高电力系统的功率因数，稳定系统电压，抑制系统振荡等功能。
静止无功补偿器在电力系统无功补偿中的仿真
[ Q C ! Q L ]: [ - 200 MW ! 200 MW ]。 1. 2. 2! 仿真结果分析与论证
应用图 3所示仿真模块纪录了高压母线 B2 侧 投入 SV C前后发电机输出无功功率和高压母线 B2 侧电压动态变化波形图, 如图 4~ 6所示。 ( 注: 以 下仿真结果图的纵坐标均为标幺值形式。)
( 5) 母线选型。三相电压电流选用带有测量 元件的母线。
( 6) 静止补偿装置。应用 S imPow erSystem 中 的 Static Var Com pensate ( SVC ) 模 块参数设 置如 下: 额定电压 Un = 35 kV, R eactive pow er lim its[ Q C Q L ] : [ - 150 MW ! 150 MW ] 。
Q GM 1 + QGM 2 = 0. 34 % 300+ 0. 1 % 100= 112 ( M var) ! ! 显然, M1 和 M2 的无功出 力减少了, 这时系 统缺额的无功 功率主要由 SVC 来提 供。由图 6 可见, 高压母线 B2 侧的电 压提高至额定 电压的 97 % 。加装 SV C 前后母线 B2 侧电压优化对比情 况如表 1所示。
本数控横剪生产线采用 P rof ibus DP 总线, 简 化了系统布线, 提高了控制系统的可靠性, 增加了 控制信息的传输量, 整个控制系统达到了较高的 技术水平。
∗参 考 文 献 +
[ 1] ! S iem ens. P ro fibus Spec ifica tion[ Z ]. 1998.
配网自动化
低压电器 ( 2007 19) 通用低压 电器篇
静止无功补偿器的研究课程设计1
1 静止无功补偿器的总体设计1.1 静止无功补偿器的主电路ASVG 分为采用电压型桥式电路和电流型桥式电路两种类型。
两者的区别是直流侧分别采用的是电容和电感这两者不同储能元件，对电压型桥式电路，还需要串联上电抗器才能并上电网；对电流型桥式电路，还需要并联上电容器才能并上电网。
实际上，由于运行效率的原因，实际应用的ASVG 大多采用的是电压型桥式电路。
因此ASVG 专指采用自换相的电压型桥式电路作为动态无功补偿的装置。
ASVG 的基本结构如图1-1。
它由下列几部分组成：电压支撑电容，其作用是为装置提供一个电压支撑；由大功率电力电子开关器件（IGBT 或GTO ）组成的电压源逆变器（VSC ），通过脉宽调制（PWM ）技术控制电力电子开关的通断，将电容器上的直流电压变换为具有一定频率和幅值的交流电压；耦合变压器或电抗器，一方面通过它将大功率变流装置与电力系统耦合在一起，另一方面还可以通过它将逆变器输出电压中的高次谐波滤除，使ASVG 的输出电压接近正弦波。
图1-1 电压型补偿器结构图上图为电压型的补偿器，如果将直流侧的电容器用电抗器代替，交流侧的串联电感用并联电容代替，则为电流型的补偿器。
交流侧所接的电感L 和电容C 的作用分别为阻止高次谐波进入电网和吸收换相时产生的过电压。
无论是电压型，还是电流型的SVG 其动态补偿的机理是相同的。
当送到逆变器的脉宽恒定时，调节逆变器输出电压与系统电压之间的夹角δ就可以调节无功功率和逆变器直流侧电容电压Uc ，同时调节夹角δ和逆变器脉宽，即可以在保持Uc 恒定的情况下，发出或吸收所需的无功功率。
SVG 装置的核心部分是逆变电路，它将整流后的直流电压进行逆变以产生-个频率与系统相同的交流电压，并且这个电压的幅值和相位都可调，然后通过电抗器把这个电压并到电网上去，从而产生所需的交流无功功率。
利用IGBT 智能模块后，逆变器电路无论是在体积、性能、稳定性上还是控制方式上都得到了极大的简化。
静止无功补偿器TCR+TSC设计研究
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汇报人：XX
控制系统软件设计
控制系统软件设计概述 控制系统软件设计流程 控制系统软件设计关键技术 控制系统软件设计实例分析
TCR+TSC的仿真 与实验验证
仿真模型的建立
仿真模型的构建方 法
仿真模型的参数设 置
仿真模型的验证过 程
仿真模型的结果分 析
仿真结果分析
仿真模型的建立 与验证
TCR+TSC控制策 略的仿真结果
控制系统的组成
控制系统硬件：包括主控制器、驱动电路、晶闸管阀组等 控制系统软件：用于实现控制算法和逻辑控制 通讯系统：实现控制系统与上级控制系统的数据交换和信息交互 保护系统：对系统进行过流、过压、欠压等保护
控制策略的选取
选取依据：系统稳定性、动态响应速度、无功补偿效果等 常见控制策略：PID控制、模糊控制、神经网络控制等 控制策略实现方式：通过控制器对TCR和TSC进行实时控制 控制策略的优化：根据实际运行情况对控制策略进行调整和优化
TCR+TSC的设计 原理
TCR的设计原理
静止无功补偿器 TCR+TSC的组成
TCR的工作原理
TCR的控制策略
TCR的应用场景
TSC的设计原理
TSC采用基于 磁通补偿原理 的无功补偿技
术
TSC通过控制 晶闸管的导通 角来调节无功 电流的大小和
方向
TSC具有响应 速度快、调节 范围广、运行
稳定等优点
实验结果与仿真 结果的对比分析
性能评估与优化 建议
实验验证方案
实验目的：验证 TCR+TSC在静 止无功补偿器中 的性能表现
实验设备： TCR+TSC装置、 可编程电源、测 量仪表等
静止无功补偿器的设计
摘要随着我国工业化程度的加快，越来越多的大型无功设备用在工业现场，在这些机器使用的时候不仅消耗大量的无功功率，而且会产生大量的谐波污染电网。
为了治理这些谐波污染，必须对系统进行无功补偿，无功补偿不仅可以稳定电压，消除谐波。
而且还可以节约电能，这对能源匮乏的现实社会来说具有深远的意义。
本文主要做了一下几个方面的工作：（1）介绍无功电源的种类，阐明了电力无功补偿的原理及作用。
（2）列举了静止无功补偿器的种类及其各自的优缺点，分析TCR型静止无功补偿器的工作原理，为TCR相关参数的确定提供理论依据。
（3）完成了TCR型SVC的晶闸管控制电抗器部分和并联电容器组部分的相关参数计算，为后面的仿真模块提供数据依据。
（4）采用MATLAB电力系统仿真软件，建立SVC仿真模型并进行仿真与研究。
验证所设计的静止无功补偿器的无功补偿效果。
关键词：无功补偿，FC+TCR，仿真ABSTRACKPower is an important energy, it is very important in our lives.With the industrialization developing of China, more and more large reactive power machines be used in industrial fields. Beside these machines not only consume a large amount of reactive power, but also It will generate a lot of harmonic pollution grid. In order to control these harmonic pollution, have to reactive power compensation system can not only stabilize the voltage reactive power compensation, harmonic cancellation. But also can save energy, which has far-reaching implications for the social reality of energy shortages.The Bachelor's Thesis done these following work:(1)Describes the types of reactive power, Explanation the ruler of Reactive power compensation.(2)Show the kinds of Reactive power compensator,Pros and Cons.(3)Calculate these parameters of TCR and FC.Provide the basis for the Simulation.(4)using MATLAB software to build simulation models for Power system.Key words: Reactive power compensation, FC + TCR ,Simulation目录摘要 (1)ABSTRACK (2)1 绪论 (1)1.1论文研究的背景及意义 (1)1.2静止无功补偿器的发展概况 (2)1.3本文所涉及到的研究内容 (2)2 无功补偿的介绍 (4)2.1无功补偿的原理及作用 (4)2.2无功补偿装置的分类 (4)2.2.1运动装置 (4)2.2.2静止装置 (4)2.2.3静止无功补偿器 (5)3 静止无功补偿的原理及分类 (6)3.1静止无功补偿器的简介 (6)3.2静止无功补偿器的原理及应用 (6)3.3 SVC的分类 (7)3.3.1自饱和型电抗器型 (7)3.3.2晶闸管控制电抗器 (8)3.3.2晶闸管投切电容器型 (9)3.3.2晶闸管控制高漏抗变压器 (10)4 FC+TCR的参数计算及实例运用 (11)4.1有关参数的计算 (11)4.1.1关于TCR支路的有关计算 (11)4.1.2关于FC支路的计算 (14)4.2具体工程实例的运用 (16)4.2.1工程背景 (16)4.2.2 FC支路的设计 (16)4.2.3 TCR支路的设计 (18)5 系统仿真设计与分析 (20)5.1系统模块的搭建 (20)5.1.1 FC部分仿真模块搭建 (20)5.1.2 TCR模块 (20)5.1.3整体搭建框架 (21)5.2仿真结果及分析 (22)总结 (24)参考文献 (25)答谢 (26)1 绪论1.1论文研究的背景及意义电能的质量，指的是电能的电压，频率及波形等，随着工业化程度的发展，越来越多的大型设备被用在工业现场，由此而带来的是对电能的污染：设备投入、切除对电网的冲击引起电网波形畸变，电压波动，电压闪变以及三相电压不平衡等。
基于Matlab的静止无功补偿装置仿真分析
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｒ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ＆ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，Ｈ ｅ ｎ ａ ｎ Ｐ ｏ ｌ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｊ ｉ ａ ｏ ｚ ｕ ｏ ４ ５ ４ ０ ０ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
尼 。为 研 究 Ｓ Ｖ Ｃ 的特 性 ， 利用 Ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ的 Ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ｉ ｎ ｋ工具 箱 ， 对Ｓ Ｖ Ｃ装 置 完成 了建 模 和仿 真分 析 。仿
真 结果 表 明 ， 静止 无 功补偿 装 置在 稳 态和 动态 下可 维持母 线 电压在 一定 的范 围之 内， 并具有 一定 的
２ ０ １ ３年第 ５期
煤
矿
机 电
・ ６ ３・
基 于 Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ的静 止无 功 补 偿 装 置仿 真 分 析
卫林 林 ， 孙 岩 洲
（ 河南理工大学 电气工程与 自动化学院 ， 河南 焦作 ４ ５ ４ ０ ０ ３ ）
摘 要 ： 静止 无功 补偿 装置 （ Ｓ Ｖ Ｃ ） 作 为一种 新 的 电压 调 控 手 段 ， 可 以对 安装 处 的 电压进 行 快 速 、 准 确和 连 续地调 节 ， 更好 地 维持 安装处 的 电压 水平 ， 改善 暂 态稳 定 性 ， 以及 降低 电力 系统 的振 荡 阻
Ｓｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｓｔ ａ ｔ ｉ ｃ Ｖａ ｒ Ｃｏ ｍｐ ｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｏ ｒ Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ
Ｗｅ Ｌ ｉ ｎ ｌ ｉ ｎ，Ｓ ｕｎ Ｙ ａ ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ
静止无功补偿系统的建模与仿真
静止无功补偿系统的建模与仿真摘要：在配电网中，为了提高供电质量，减少负荷对电网的不利影响，传统的做法时在被补偿的节点上安装电容器、电抗器或者两者组合来向系统注入或吸收无功功率，这些电容器、电抗器是采用传统的机械开关来控制投入或退出的。
静止无功补偿装置（SVC）是一种能够快速、可靠地控制线路电压的装置。
SVC通常会在正常稳态和意外情况下将电压调节和控制到所需的设定值，从而在系统意外情况后提供动态、快速响应的无功功率。
此外，SVC还可以提高输电能力，减少损耗，减轻有功功率振荡，防止失载时的过电压。
关键词：静止无功补偿，SVC，TCR、TSC1 SVC的原理和特性SVC的构成形式比较多样，但基本元件为晶闸管控制的电抗器（TCR）和晶闸管投切的电容器（TSC）。
下图为常用SVC原理图，图中的降压变压器是为了降低SVC造假，而图中的滤波器的作用是吸收SVC装置所产生的谐波电流。
图1 SVC原理图其中，TCR支路由电感器和两个反向并联的晶闸管串联组成；TSC支路由电容器和两个反向并联的晶闸管串联组成，晶闸管起主要的控制作用。
TCR支路的等值基波电抗是晶闸管导通角β或触发延迟角α相关的函数，可以利用β和α值的变化来实现系统等值电抗的平滑调整。
若L为电抗器的电感值，那么TCR吸收的无功功率可以表示为与TCR不同，每个TSC支路在电力电子器件的控制下，只有两种运行状态：即电容器并联在系统内运行，或是电容器完全退出。
TSC的优势体现在由于电容器的切投是由电力电子器件控制完成的，它比传统的机械切投的电容器相应更加迅速，其动态特性可以满足控制系统的需要。
若C为电容器的电容值，当TSC支路投入到系统中后，其输入系统的无功功率可以表示为SVC装置整体向系统输入的无功功率可以由（1）式和（2）式表示为由此可见，当时，连续、平滑的调节向系统输入的无功功率是可以实现的。
同时，可以通过在SVC装置中增加TSC之路的数量，从而扩大SVC的可调节范围，也兼顾了这种调节的连续性。
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静止无功补偿器的设计与仿真
作者:田吉花
学位授予单位:中国石油大学(华东)
被引用次数:1次
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