1、,课题名称：基于MATLAB的静止同步补偿器仿真,答 辩 人：胡曙斌指导教师：万旻学 号：7022812082,目录CONTENTS,本论文研究的现状,1,工作原理及数学建模,2,静止同步补偿器仿真,3,致谢,4,1.本论文的研究现状,1.1 课题的研究背景及意义,随着我国经济的发展，一次能源的消耗与日俱增，而我国一次能源的地理位置分布又不均匀，所以国家决定实行全国联网和西电东送。随着我国电力行业的发展，我们已经取得了很大的进步，从2013年开始，我国电力部门计划实现全国联网，虽然各大区域电力系统的并网给我国带来了显著的经济效益，但还是面临着以下问题：,（1）我国的煤炭资源和水力资源地理位置分
2、布不均匀，主要集中在我国的西部地区。因为我国的地理环境比较复杂，架设这些输电线路的造价非常昂贵，所以就必须尽可能的减少线路的输送容量和线路损耗。（2）导致功率分布不均匀，引起两端设备严重过负荷，其他线路发生轻载现象，不但使现有设备得不到充分利用而且还会引发一系列的稳定性问题等等。,无功补偿的优点主要有以下三点:(1)增强供电质量。(2)可以提高系统的功率因数。(3)当三相负载不平衡时，我们可以适当的利用无功补偿来平衡三相负载的有功和无功。综上所述，可以看出STATCOM拥有这么多的优点,所以它作为一种新型的无功调节装置，现在已经成为电力行业研究的热点话题。也是本课题研究的重点对象。,1.2 本
3、课题的研究现状,到目前为止，世界上已有多台STATCOM投入运行，但是实际上在90 年代后才大规模投放市场，国际上主要投入运行的国家有：1991年日本投入运行的80 Mvar的STATCOM；1995年美国投入运行的100 Mvar的STATCOM；1997年丹麦投入运行的8 Mvar的STATCOM。由于STATCOM技术含量较高，国际上只有美国、日本、德国、中国、英国等少数几个发达国家掌握了STATCOM的研发技术。我国第一台20 Mvar 的STATCOM 装置是由清华大学与河南省供电局共同研发生产的，这台20Mvar的 STATCOM装置于1999年3月在河南洛阳朝阳变电站投入运行，它
4、的成功运行标志着我国STATCOM技术得到显著发展，成为世界上第四个拥有STATCOM制造技术的国家，使我国进入了一个新的阶段。让我国的科技水平更进一步。,2.工作原理及数学建模,2.1 静止同步补偿器的工作原理,静止同步补偿器（STATCOM）是一种利用可关断电力电子器件IGBT、GTO等元件进行无功补偿的装置，普遍应用于工业生产中。主电路主要是由两大元器件组成，分别为电压型逆变器和并联直流电容器。它工作的时候可以看成是一个电压型逆变器，其主电路结构如图1所示：,图1 STATCOM主电路结构图,2.2 静止同步补偿器的数学建模,我们根据输入、输出的建模方法建立STATCOM的数学模型。在模
5、型中，我们只考虑STATCOM输出电压的基波分量，不考虑它的谐波分量。其中abc三相的电路参数是基本对称的，该系统为三相基波正序系统，而逆变器的输出电压为三相正序电压。从而根据三相等效电路可以得出以下式子：,3.静止同步补偿器仿真,3.1仿真软件MATLAB/SIMULINK简介,在当今世界上，MATLAB是最优秀、最好用的数学软件之一，它是由美国MathWorks公司研发出来的产品。其中矩阵是MATLAB的基本数据单位，数组是它的基本数据单元。最早的MATLAB虽然功能简单，但是十分受广大人民喜爱。随着MATLAB的不断开发和完善，其功能越来越强大，还增加了图像处理功能，深受广大群众的喜爱，
6、让人们更加的方便使用，得出的结果更加直观并且容易理解。下图2就是MATLAB的首页界面：,图2 MATLAB首页界面,3.2 静止同步补偿器的仿真,我们通过对STATCOM进行原理分析，再利用Simulink中Power System Blockset模块，对其进行电力系统的建模仿真。图3即为STATCOM系统仿真图。,图3 STATCOM系统仿真图,3.3 仿真波形及结果分析,由上图4可以看出，当STATCOM投入运行后，系统功率因数趋于稳定，保持在最大值1左右，所以可以得出结论：由于STATCOM的投入，使系统的功率因数得到了显著提高，并且使功率因数维持在最大值1左右，这样就使系统更加稳定
7、。,图4 STATCOM 投入运行后系统功率因数变化曲线,图5 补偿前后电压电流相位对比,上图5中，紫色表示电压波形，黄色表示电流波形。由图可知：在补偿前，电流滞后电压，经过补偿后，两者的相位完全相同，即实现了补偿效果。使系统得到了稳定。,a）投入STATCOM A相电压波形,下图6所示的是STATCOM投入运行后交流侧的A相电压和A相电流波形图：,b)投入STATCOM A相电流波形,图6 交流侧A相电压与A相电流波形图,由上图6可以看出，当投入STATCOM之后，经过短暂的震荡，STATCOM为了提供系统无功功率的补偿，就开始吸收稳定的容性电流，以达到无功补偿的目的。,4.致谢,感谢我的导师万旻老师，他在我学习和工作方面给了我大量的指导，让我学到了很多知识，也获得了实践锻炼的机会，使我可以顺利的完成本次毕业设计任务!同时也衷心的感谢在百忙之中抽出时间参与答辩的教授、老师们!,胡曙斌南昌大学科学技术学院,谢谢各位老师指导！,
