基于STATCOM的动态无功补偿

系统应用专题 基于STATCOM的动态无功补偿 舒泽亮 西南交通大学 电气 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院 shuzeliang@swjtu.edu.cn System Application Special Issue —— Reactive Power Compensation Using STATCOM Zeliang Shu Department of Electronic Engineering, Southwest Jiaotong University 西南交通大学 Paper Review Modeling and Simulation of Power Electronics System 2 相关论文预览 西南交通大学 Paper Review Paper Review 3  作者 Bhim Singh, Senior Member, IEEE, and Jitendra Solanki  题目 A Comparison of Control Algorithms for DSTATCOM  期刊 IEEE Transactions on Industrial Electronics  页码 VOL. 56, NO. 7, JULY 2009 西南交通大学 Introduction Modeling and Simulation of Power Electronics System 4 相关背景 西南交通大学5 无功及谐波的危害无功及谐波的危害 1、 电能质量问题 2、 无功和谐波的危害  从用电设备的角度看： 增加视在功率，降低利用率，减少过载能力和使用 寿命，甚至影响设备正常工作  从电力系统的角度看： 谐振，过压，过流，危害系统安全稳定运行 3、相关的限制 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 IEC1000，IEEE519，GB/T14594-93，GB12326… 西南交通大学6 无功谐波的治理与解决：无功谐波的治理与解决：  对电力电子装置本身进行改进： PWM整流、有源功率因素校正…  装设补偿装置： FACTS装置： APF, Active Power Filter DVR, Dynamic Voltage Restorer STATCOM, Static Synchronous Compensator UPQC, Unified Power Quality Controller … … 西南交通大学7 无功补偿装置的发展无功补偿装置的发展 西南交通大学8 STATCOM优缺点STATCOM优缺点 优点： 运行范围大，体积小 动静态性能好 缺点： 造价较高 对控制器性能要求严格  减少线损  1200亿千瓦时，120亿元  10%动态补偿，6000兆乏 西南交通大学 STATCOM Application Modeling and Simulation of Power Electronics System 9 STATCOM应用 西南交通大学10 大容量STATCOM的主电路结构大容量STATCOM的主电路结构 1：三电平或多电平技术 器件耐压的原因，两电平电路不能直接接入高 压电网时采用的一种方案 C2 C1 西南交通大学11 大容量STATCOM的主电路结构大容量STATCOM的主电路结构 3：并联多重化 当单一设备容量不满足要求时采用的一种方案适合 于中等补偿容量的方案 ASVG2 ASVG1 西南交通大学12 大容量STATCOM的主电路结构大容量STATCOM的主电路结构 4：混合方式 当负载单一，无功变化小时采用有源与无源混合补偿的一种方案 5 th FC1STATCOM FC2 7 th 西南交通大学13 国内外大容量STATCOM的应用国内外大容量STATCOM的应用 投运 时间 研制者 应用地 容量 MVA 电压 kV 开关器件 主电路 备注 1998 西门子 美SMI钢铁公司 ±80 138 － － D-STATCOM 1999 清华… 河南朝阳变电站 ±20 10 4.5kV/4kA GTO 4重变压 器耦合 STATCOM 1999 ABB 瑞典ToolingAB 炼钢厂 ±22 10.5 IGBT串联 NPC结构 D-STATCOM 2000 三菱电 机 美西雅图钢铁公 司 ±2 4.16 1.2kV/600A IGBT 5独立模 块并联 D-STATCOM 2001 纽约电 力局 美Marcy变电站 ±200 345 4.5kV/4kA GTO 多重变压 器耦合 STATCOM 2003 ABB 法Evron变电站 0-36 90 多IGBT串联 NPC结构 铁路负载 D-STATCOM 2003 ALSTOM 美Glenbrook变 电站 ±150 115 4.5kV/3kA GTO － AVR 2004 ABB 美Holly变电站 ±100 138 多IGBT串联 NPC结构 STATCOM 西南交通大学14 STATCOM在上海磁浮运营线路的应用STATCOM在上海磁浮运营线路的应用 ASVG2ASVG1 ASVG5 600V 3.15MVA 20kV 3.15MVA ASVG10ASVG7ASVG6 600V 西南交通大学 上海磁浮试验线无功补偿系统上海磁浮试验线无功补偿系统 15 西南交通大学 500kVA STATCOM 组成500kVA STATCOM 组成 变压器柜 功率模块柜 16 开关柜 继保柜 西南交通大学 Steady-State ResultsSteady-State Results SVPWM & Filtered Vol. DC Voltage & Current 17 430A 西南交通大学 Transient ResultsTransient Results System start-up period Leading 300A to lagging 300A 西南交通大学 启停等实验结果启停等实验结果 19 启动、工作、停机过程 400A电流时的THD 西南交通大学 Static Synchronous Compensator (STATCOM) Modeling and Simulation of Power Electronics System 20 动态无功补偿 STATCOM 西南交通大学21 STATCOM结构框图STATCOM结构框图  主电路结构  VSI  直流电容  交流连接电抗 控制器结构 无功电流的 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 电压电流控制 锁相环、脉宽输出 i L a , i L b , i L c u a , u b , u c 西南交通大学22 三相电压源型整流器主电路三相电压源型整流器主电路 西南交通大学23 STATCOM等效电路STATCOM等效电路 电源 连接电抗 三相桥开关 直流电容 负载 西南交通大学 STATCOM Vector Control Modeling and Simulation of Power Electronics System 24 STATCOM的向量控制 西南交通大学25 三相电压源型整流器主电路三相电压源型整流器主电路 西南交通大学26 简化电路简化电路 西南交通大学27 电压型STATCOM的基本原理电压型STATCOM的基本原理 VSI简化模型 IC 西南交通大学28 VSI输出电压电流向量图VSI输出电压电流向量图 UX 西南交通大学 US 29 输出电流增加输出电流增加 IC UX 西南交通大学30 输出电流减小输出电流减小 西南交通大学31 输出电流大小的控制输出电流大小的控制 IC 西南交通大学32 VSI变换器四象限分析VSI变换器四象限分析 负电阻特性相量图 UC 纯电容特性相量图 正电阻特性相量图纯电感特性相量图 西南交通大学33 四象限分析－纯电感特性四象限分析－纯电感特性 IC 纯电感特性相量图 西南交通大学34 UC 四象限分析－纯电容特性四象限分析－纯电容特性 IC 纯电容特性相量图 西南交通大学35 四象限分析－正电阻特性四象限分析－正电阻特性 正电阻特性相量图 UX 西南交通大学36 四象限分析－负电阻特性四象限分析－负电阻特性 负电阻特性相量图 UX 西南交通大学37 VSI变换器四象限分析VSI变换器四象限分析 负电阻特性相量图 UC 纯电容特性相量图 正电阻特性相量图纯电感特性相量图 西南交通大学 Id/Iq-Based STATCOM Control System Modeling and Simulation of Power Electronics System 38 基于Id/Iq的STATCOM 控制系统 西南交通大学 SVPWM-based STATCOM ControlSVPWM-based STATCOM Control 39 PW M S T A T C O M 控 制 器 西南交通大学 max 3 2 0 d dq q q d q q d dV V di L diL R L i R i dt V it L d Ui                             40 控制系统模型-Vd的计算控制系统模型-Vd的计算 PW M S T A T C O M 控 制 器 西南交通大学 max 3 2 0d d q d d dq q q q diL L i R i UV dt L i di L R i V dt V                            41 控制系统模型-Vq的计算控制系统模型-Vq的计算 PW M S T A T C O M 控 制 器 西南交通大学 SVPWM-based STATCOM ControlSVPWM-based STATCOM Control 42 PW M S T A T C O M 控 制 器 西南交通大学 SVPWM-based PWM Rectifier ControlSVPWM-based PWM Rectifier Control 43 PW M P W M 整 流 器 控 制 器 西南交通大学 Modeling and Simulation of STATCOM Modeling and Simulation of Power Electronics System 44 STATCOM的建模与仿真 西南交通大学 PWM整流器及其控制算法的建模PWM整流器及其控制算法的建模 45 rectifier_SVPWM.mdl 西南交通大学 STATCOM的建模STATCOM的建模 46 STATCOM_SVPWM.mdl 西南交通大学47 期中作业选做题2期中作业选做题2  STATCOM电路及控制仿真  用两电平方案实现三相STATCOM，实现直流电容的 稳压控制，建立整流负载电路，检测负载电流中的无 功电流指令，采用Ip/Iq控制方法和电流空间和电压空 间的PWM方法控制STATCOM，即分别采用滞环电流 和电压PWM技术进行PWM调制  仿真分析直流侧负载突变时，直流电容、输入电流的 动态性能。探讨减少直流电压波动的控制方法  报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 内容包括：控制系统原理分析，负载与 STATCOM容量与参数说明、STATCOM主电路主要参 数选择与计算，输入输出电压电流和直流电压的动静 态性能等的仿真结果，参考文献等 西南交通大学48 课后作业课后作业  STATCOM电路及控制仿真  用两电平方案实现三相STATCOM  实现直流电容的稳压控制  建立整流负载电路，检测负载电流中的无功电流指令  采用Ip/Iq控制方法和基于电压空间的间接电流PWM方 法控制STATCOM 西南交通大学49