新型混合動態(tài)無功補償器

1、新型混合動態(tài)無功補償器設計者:張敏,徐然,邊文浩,韓偲彬,汪競之,王靜指導教師:尹忠東摘要 現配電系統(tǒng)中普遍存在的無功不足、功率因數過低等問題，由于系統(tǒng)中存在消耗無功功率的電氣設備，在配電網絡中,用戶消耗的無功功率約占50% ,其余的則消耗在配電網中。因此，為了減少無功功率在網絡中的輸送，在配電網絡中分散的負荷區(qū)進行無功就地補償，則可大大提高系統(tǒng)功率因數，減少線路損耗，降低能耗，提高設備利用率。通過分析可知，現有的無功補償裝置均有各自的缺點，因此在此基礎上提出了一種全新的動態(tài)無功補償技術，有別于常規(guī)的SVC，而是采用固定電容器或者電抗器串聯逆變器的結構，通過調節(jié)逆變器的輸出電壓，改變固定電容器

2、上的電壓，實現調節(jié)系統(tǒng)無功的目的。以系統(tǒng)無功最小為控制目標設計控制算法，通過選擇逆變器元件參數實現系統(tǒng)功能。利用PSCAD仿真軟件建立仿真模型對系統(tǒng)進行仿真，對系統(tǒng)各部分提供無功曲線，補償裝置輸出的無功功率、電壓、電流波形曲線及頻譜圖進行分析可知此補償裝置無需低通濾波器，注入系統(tǒng)的諧波含量很小，電流失真度小，動態(tài)性能好，逆變器裝置容量小，且在設計容量范圍內能精確的發(fā)出或吸收無功，將補償支路的功率因數提高到0.95 左右。通過設計和制作原理樣機并掛網運行，可知該無功補償裝置結構簡單，具有一定的實用價值和可推廣性。關鍵詞 無功補償，功率因數，逆變器，動態(tài)性能一、概述在現代用電企業(yè)中，在數量眾多、容

3、量大小不等的感性設備連接于電力系統(tǒng)中，以致電網傳輸功率除有功功率外，還需無功功率。如自然平均功率因數在0.700. 85之間。企業(yè)消耗電網的無功功率約占消耗有功功率的60%90% ，如果把功率因數提高到0. 95左右，則無功消耗只占有功消耗的30%左右。由于減少了電網無功功率的輸入，會給用電企業(yè)帶來效益。（1）節(jié)省企業(yè)電費開支提高功率因數對企業(yè)的直接經濟效益是明顯的，因為國家電價制度中，從合理利用有限電能出發(fā)，對不同企業(yè)的功率因數規(guī)定了要求達到的不同數值，低于規(guī)定的數值，需要多收電費，高于規(guī)定數值，可相應地減少電費?？梢?，提高功率因數對企業(yè)有著重要的經濟意義。（2）提高設備的利用率對于原有供電

4、設備來講，在同樣有功功率下，因功率因數的提高，負荷電流減少，因此向負荷傳送功率所經過的變壓器、開關和導線等供配電設備都增加了功率儲備，從而滿足了負荷增長的需要;如果原網絡已趨于過載，由于功率因數的提高，輸送無功電流的減少，使系統(tǒng)不至于過載運行，從而發(fā)揮原有設備的潛力；對尚處于設計階段的新建企業(yè)來說則能降低設備容量，減少投資費用，在一定條件下，改善后的功率因數可以使所選變壓器容量降低。因此，使用無功補償不但減少初次投資費用，而且減少了運行后的基本電費。（3）降低系統(tǒng)的能耗由于負荷無功得到就地補償，提高系統(tǒng)功率因數，使得傳輸線上的電流大大減小，系統(tǒng)只需要提供有功電流而不需要提供無功電流，線損得到降

5、低，提高傳輸效率。二、系統(tǒng)構成及工作原理2.1 方案選擇對目前應用較多的幾種無功補償技術進行相互比較分析，從而提出一種新穎的混合動態(tài)無功補償思路。 固定電容器補償并聯電容器是目前最主要的無功補償方法。其主要特點是價格低，效率高，運行成本低，在保護完善的情況下可靠性也很高。在高壓及中壓系統(tǒng)中主要使用固定連接的并聯電容器組，而在低壓配電系統(tǒng)中則主要使用自動控制電容器投切的自動無功補償裝置。自動無功補償裝置的結構則多種多樣形形色色，適用于各種不同的負荷情況。并聯電容器的最主要缺點是其對諧波的敏感性。當電網中含有諧波時，電容器的電流會急劇增大，還會與電網中的感性元件諧振使諧波放大。同時收到自動開關動作

6、速度和次數的限制，固定電容器補償不能迅速跟蹤符合無功的變化，動態(tài)性能較差。另外，并聯電容器屬于恒阻抗元件，在電網電壓下降時其輸出的無功電流也下降，因此不利于電網的無功安全。 SVC補償SVC的全稱是靜止式無功補償裝置，靜止兩個字是與同步調相機的旋轉相對應的。國際大電網會議將SVC定義為7個子類：機械投切電容器（MSC）機械投切電抗器（MSR）自飽和電抗器（SR）晶閘管控制電抗器（TCR）晶閘管投切電容器（TSC）晶閘管投切電抗器（TSR）自換向或電網換向轉換器（SCC/LCC）根據以上這些子類，我們可以看出：除調相機之外，用電感或電容進行無功補償的裝置幾乎均被定義SVC。目前國內市場上被宣傳為

7、SVC的產品主要是晶閘管控制電抗器（TCR）和晶閘管投切電容器（TSC）。TCR的基本結構包括一組固定并聯連接在線路中的電容器和一組并聯連接在線路中用晶閘管控制的電抗器，通常將電抗器的容量設計成與電容器一樣。由于電抗器是用晶閘管控制的，其感性無功電流可以變化。當晶閘管關斷時，電抗器沒有電流，而電容器固定連接，因此整套裝置的補償量最大。當調節(jié)晶閘管的導通角時，電抗器的感性電流就會抵消一部分電容器電流，因此補償量減少，導通角越大，電抗器的電流越大，補償量就越小。當晶閘管全通時，電抗器電流就會將電容器電流全部抵消，此時補償量為0。在TCR中，當晶閘管的導通角小于90時，電抗器的電流非正弦含有諧波成分

8、，因此必須將固定電容器組設計成濾波器形式或者配備另外的濾波器。綜上所述，可以看出TCR的結構復雜，損耗大。但其具有補償量連續(xù)可調的特點，在高壓系統(tǒng)中還有應用。 STATCOMSTATCOM是一種使用IGBT、GTO、或者SIT等全控型高速電力電子器件作為開關控制電流的裝置。其基本工作原理是：通過對系統(tǒng)電參數的檢測，預測出一個與電源電壓同相位的幅度適當的正弦電流波形。當系統(tǒng)瞬時電流大于預測電流的時候，STATCOM將大于預測電流的部分吸收進來，儲存在內部的儲能電容器中。當系統(tǒng)瞬時電流小于預測電流的時候，STATCOM將儲存在電容器中的能量釋放出來，填補小于預測電流的部分，從而使得補償后的電流變成

9、與電壓同相位的正弦波。根據STATCOM的工作原理，理論上STATCOM可以實現真正的動態(tài)補償，不僅可以應用在感性負荷場合，還可以應用在容性負荷的場合。并且可以進行諧波濾除，起到濾波器的作用。但是實際的STATCOM由于技術的原因不可能達到理論要求，而且由于開關操作頻率不夠高等原因，還會向電網輸出諧波。STATCOM的結構十分復雜，價格昂貴，可靠性差，損耗大，目前仍處于研究試用階段，沒有實際應用價值。 新型混合動態(tài)無功補償裝置通過前文所分析的三種補償裝置都有各自的優(yōu)缺點，在此基礎上提出了一種全新的動態(tài)無功補償技術，有別于常規(guī)的SVC，而是采用固定電容器或者電抗器串聯逆變器的結構，通過調節(jié)逆變器

10、的輸出電壓，改變固定電容器上的電壓，實現調節(jié)系統(tǒng)無功的目的，該補償裝置具有動態(tài)性能好，逆變器裝置容量小等特點。新型混合動態(tài)無功補償裝置結構框圖如下圖2-1所示，圖2-2為新型混合動態(tài)無功補償器主電路圖。圖2.1 新型混合動態(tài)無功補償裝置結構框圖圖2-2 新型無功補償器電路圖2.2 仿真模型的建立利用PSCAD電力系統(tǒng)仿真軟件建立仿真模型。 主電路仿真模型的建立圖2-7 三相三橋臂仿真模型主電路圖2-8 三相四橋臂仿真模型主電路 控制電路仿真模型的建立圖2-9 三相電壓鎖相環(huán)節(jié)圖2-10 A相同步電壓產生環(huán)節(jié)圖2-11 利用DQ及無功檢測環(huán)節(jié)圖2-12 指令電壓產生環(huán)節(jié)圖2-13 SPWM交截及

11、生成死區(qū)環(huán)節(jié)圖2-14 電壓電流FFT變換環(huán)節(jié)2.3 控制算法的分析和研究采用的控制算法是以系統(tǒng)無功最小為控制目標，控制系統(tǒng)框圖如下圖2-15所示。圖2-15 電壓指令產生控制框圖根據系統(tǒng)、新型混合動態(tài)無功補償裝置及負荷間的無功功率平衡關系為：為系統(tǒng)提供的無功，為新型混合動態(tài)無功補償裝置提供的無功，為固定電容器補償無功，為負荷需要的無功，我們的控制目標是使系統(tǒng)向負荷提供的無功為0，負荷所需無功全部由新型混合動態(tài)無功補償裝置來補償。以為控制量，給定值設為0，形成閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，最終使穩(wěn)定為0，此時 裝置投入運行后，逆變器輸出電壓、與母線電壓、相位相同，裝置向負荷補償的無功主要由電容產生。其大小

12、為：根據上式就可以得到逆變器輸出電壓信號幅值大小具體控制過程為：（a）首先采集母線三相電壓信號和電流信號，用瞬時無功功率理論計算出。 （2-1） （2-2） （2-3）（b）與給定值0的差送入PI調節(jié)器中進行運算得到需要補償的無功量。（c）由計算補償電容上需要的電壓。（d）母線電壓減去得到逆變器輸出電壓，再根據鎖相環(huán)得到的逆變器輸出電壓相位信息，通過SPWM控制得到IGBT的觸發(fā)脈沖信號，最終實現系統(tǒng)無功閉環(huán)控制。2.4 仿真結果及分析a、仿真條件：新型混合動態(tài)無功補償裝置輸出容性無功。給出系統(tǒng)仿真時域波形圖以及頻域波形圖： 圖2-16 系統(tǒng)各部分無功曲線 圖2-16中的波形一次分別為QLoa

13、d負荷需要的無功、QFC固定電容器輸出無功、Qsvc新型混合動態(tài)無功補償裝置輸出的無功和Qsys系統(tǒng)提供的無功，由圖2-16我們可以知道，裝置投入運行之后，系統(tǒng)提供的無功基本等于零，負荷需要的無功完全由固定補償電容器和新型無功補償裝置提供，實現了無功補償的功能。圖2-17 系統(tǒng)提供無功功率圖2-17給出的是系統(tǒng)提供無功的放大圖，從上圖我們可以清楚的看到，無功波動的范圍在以內，可以認為系統(tǒng)提供的無功基本為零，實現了系統(tǒng)提供最小無功的控制目的。 圖2-18 補償裝置輸出無功圖2-18給出的是新型無功補償輸出無功放大波形，知道新型無功補償裝置提供的無功功率為左右。b、仿真條件：新型混合動態(tài)無功補償裝

14、置輸出感性無功。下面給出系統(tǒng)仿真時域波形圖以及頻域波形圖： 圖2-19 系統(tǒng)各部分無功曲線 圖2-19中的波形一次分別為QLoad負荷需要的無功、QFC固定電容器輸出無功、Qsvc新型無功補償裝置輸出的無功和Qsys系統(tǒng)提供的無功，由圖2-19我們可以知道，裝置投入運行之后，系統(tǒng)提供的無功基本等于零，負荷需要的無功完全由固定補償電容器和新型無功補償裝置提供，實現了無功補償的功能。圖2-20 系統(tǒng)提供無功功率圖2-20給出的是系統(tǒng)提供無功的放大圖，從上圖我們可以清楚的看到，無功波動的范圍在以內，可以認為系統(tǒng)提供的無功基本為零，實現了系統(tǒng)提供最小無功的控制目的。 圖2-21 補償裝置輸出無功圖2-

15、21給出的是新型無功補償輸出無功放大波形，知道新型無功補償裝置提供的無功功率為左右。圖2-22 新型混合動態(tài)無功補償裝置輸出電流波形圖2-23 新型混合動態(tài)無功補償裝置輸出電流頻譜圖2-22和圖2-23分別給出了裝置輸出的補償電流時域波形圖和頻譜分析圖，從上兩圖可以得到，補償電流波形非常好，電流失真度THD小于3%，幾乎不會給系統(tǒng)注入諧波電流。由上面的理論分析和仿真分析可以得到，本課題所研究的新型SVC裝置能夠很好的實現負荷無功得補償，實現系統(tǒng)無功的最優(yōu)控制，大大降低系統(tǒng)能耗，提高設備的利用率和傳輸效率，在補償負荷無功的同時并沒有給系統(tǒng)注入諧波電流，因而本SVC裝置無需外加濾波器就能很好的滿足

16、各項指標的要求。三、系統(tǒng)特性及功能實現3.1 逆變器容量的確定根據裝置設計補償容量為，則逆變器的主電路設計容量也必須大于等于，并作為主電路各主要器件的選型依據。當負荷需補償無功超過設計容量，再算法中需考慮容量限制，防止裝置長時間過載?？紤]容量限制后，逆變器參考電流無功檢測的框圖如下。圖3-1 考慮容量限制逆變器參考電流檢測框圖3.2 功率單元主電路設計考慮中線電流補償要求，電路如圖3-1所示。圖3-2 單相主電路結構示意圖在功率單元設計中，關鍵的在于電力電子器件的選型及散熱設計。設計已知條件：l 裝置總容量；l 功率單元輸出額定電壓為；l 功率單元直流側額定電壓為；l 設定最高開關頻率。1 串

17、聯功率單元數(3-1)式中為逆變器所接入的系統(tǒng)電壓等級。以上的計算只考慮了逆變器承受基波下的要求，由于逆變器在補償時需要發(fā)出相應的補償電壓，因此為防止調制過程的越限，在設計串聯數要留有足夠的裕量。2 逆變器輸出電流(3-2)3 逆變器直流側電壓功率單元采用單相半橋構成的三相四橋臂，根據PWM調制規(guī)律直流電壓可計算如下(3-3)其中1.1為直流電壓裕量系數，1.15為注入零序次諧波后直流電壓利用率提高系數。由于諧波補償的要求，直流電壓要盡可能留有裕量。因此通常在滿足式(3-3)的前提下，盡可能將充分利用功率器件的耐壓水平。因此，當選擇額定電壓為1700V的IGBT管時，直流電壓可選擇為1000V

18、。IGBT的型號選擇好后還必須根據實際運行工況對其安全工作區(qū)(SOA)進行驗證。其詳細參數見參考資料。散熱器選型計算散熱器必須為逆變電路提供良好的散熱條件，因此散熱器的選型非常關鍵。其選擇主要根據其電路損耗功率來定，但IGBT在PWM調制方式下，開關過程比較復雜，很難精確的計算各種損耗。工程中通常按照經驗公式來計算IGBT損耗功率。 在逆變器主電路中，功率器件工作在高頻狀態(tài)，器件的開關損耗占全部損耗的絕大部分。一般廠家會給出各種典型參數方便計算。IGBT模塊的開關損耗計算如下：(3-4)其中：、根據實際運行的工況從參考資料中的相應曲線查出。按照以上計算結果根據下式可計算得到選擇散熱器的熱阻為：

19、(3-5)其中：IGBT允許的最大結溫；環(huán)境溫度；損耗功率。直流電容容量計算由于功率單元采用隔離變壓器串聯，功率單元直流側可以共用直流電容。直流電容的作用是穩(wěn)定電壓，理論上電容值越大越有利于電壓的穩(wěn)定，但大電容成本高，體積大，不利于現場應用。工程實踐中確定電容量的主要依據是直流電壓的低頻脈動率。所需濾波電容量可按工程經驗公式計算:(3-6)式中I為逆變器的額定輸出電流有效值，為直流電壓平均值，為逆變器的最低輸出頻率，為允許的直流電壓波動峰值的紋波因數，是裕量系數。 連接電抗器設計連接電抗器一方面將功率單元與電網隔離，另一方面其漏感可以濾除逆變器輸出電壓中開關次諧波。為了簡化設計過程，可以將級聯

20、型逆變器等效為一個三相橋式逆變器。如圖3-2所示，此時變壓器等效為一個連接電感，起到低通濾波器（LPF）的作用，LPF對于逆變器的性能具有決定性的影響。在LPF的參數確定前，可以把逆變器與系統(tǒng)相連的部分看成是一個黑匣子，從而可以根據巴特沃斯濾波器設計原則進行確定漏感參數。圖3-3 并聯型逆變器與電網連接的基本結構1）巴特沃斯低通濾波器的設計按給定的指標設計一個低通濾波器，重點是尋找一個恰當的近似函數來逼近理想特性。這種基于不同類似近似函數的綜合方法，長期以來得到廣泛應用的已有許多，其中具有優(yōu)良性能的濾波器，如巴特沃斯、切比雪夫和橢圓濾波器。而在這三種濾波器當中，巴特沃斯濾波器在線形相位、衰減斜

21、率和加載特性三個方面具有特性均衡的優(yōu)點。特別是隨著階數的增加，濾波器的衰減斜率會逐步增加，而且具有“最大平坦”的特性。因此在實際使用中，巴特沃斯濾波器被列為首選。圖3-4 巴特沃斯低通濾波器的幅度平方頻率響應所謂巴特沃斯濾波器就是以巴特沃斯近似函數作為濾波器的系統(tǒng)函數，該函數以最高階泰勒級數的形式來逼近理想矩形特性，式(3-7)即為其通用模方函數表達式：， N=1，2，3- (3-7)可見，它的分子等于常數，分母是的多項式，是一個正實常數，由它導出的系統(tǒng)函數在物理上是可以實現的。式中N表示濾波器的階數是正整數，為截止頻率，為與通帶衰耗有關的參數，為與阻帶衰耗有關的參數，如圖3-4所示，圖中是截

22、止頻率，也是通帶的邊界頻率，是阻帶的邊界頻率，所以有：通帶： (3-8)阻帶： (3-9)當則濾波特性趨近于理想的矩形。顯然，參數與主要取決于設計指標容限范圍。若指標規(guī)定在通帶邊界頻率，通帶允許的最大衰耗為，則根據式(3-9)有：， ， 故得(3-10)對于巴特沃斯濾波器，通常取帶寬作為截止頻率，所以。若規(guī)定在帶阻邊界頻率，帶阻允許的最小衰耗為，則根據式(3-10)有： 故得 (3-11) 圖3-5 歸一化巴特沃斯低通濾波器的幅度特性曲線巴特沃斯低通濾波器在設計過程中，為了通用性，模方函數往往用歸一化形式表示，其中為歸一化頻率，則式(3-11)改寫成：(3-12)從上圖3-5可以看出，歸一化模

23、方函數其幅度隨著N的增加，通帶愈益平坦，愈接近理想特性，當則逼近矩形。當然在實際的濾波器設計中，一方面要考慮濾波器的濾波特性，另一方面也需考慮隨著濾波器階數增加，實際濾波裝置的成本也將隨之增加。所以在性能和成本間取一個平衡點，令濾波裝置達到最佳的性能價格比，是設計濾波器過程中必須予以考慮的一個問題。2）LPF的結構設計原則低通濾波器階數對通帶特性，過渡帶寬窄以及阻帶衰耗大小影響很大。因此如何根據給定的通、阻帶指標，恰當地選擇濾波器的階數是首先需要考慮的問題。設計逆變器與電網連接處濾波電感和濾波電容的參數按照巴特沃斯低通濾波器逼近原則統(tǒng)一的設計，各項給定指標如下：（1）輸出電流只含有應補償25次

24、及以下的諧波電流，對于25次以上的諧波分量應有效的濾除；（2）通帶截止頻率，通帶最大衰耗為；（3）阻帶截止頻率，阻帶最小衰耗為。按巴特沃斯逼近方法，首先需要確定低通濾波器的階數。由已知條件，可得： 歸一化頻率： 階數：取階數階。得到3階低通濾波器歸一化傳遞函數為：(3-13)歸一化參考角頻率即截止角頻率，將帶入(3-13)式進行反歸一化可得巴特沃斯系統(tǒng)函數：(3-14)(3-14)式即為所需設計低通濾波器的實際傳遞函數。上面的環(huán)節(jié)我們通過給定巴特沃斯低通濾波器的性能指標求出其在逆變器中的傳遞函數，而巴特沃斯濾波器具體的結構和參數還要根據有源濾波器實際使用情況來制定和調整。3）LPF參數的確定根

25、據巴特沃斯濾波器設計原則以及逆變器對低通濾波器的設計要求得出LPF的傳遞函數式(3-14)，在接下來就要根據低通濾波器的實際結構確定其具體參數。圖3-6為逆變器的結構示意圖。圖3-6 有源濾波器的結構示意圖圖3-6中，為系統(tǒng)等效內電感；低通濾波器傳遞函數如(3-14)式所示。根據前面的計算，我們確定選用三階巴特沃斯低通濾波器，那么實際的電路結構如圖3-7所示，其中為逆變環(huán)節(jié)等效電阻。圖3-7 低通濾波器的結構示意圖圖3-7中的虛線框內為低通濾波器，電阻包括開關元件的等效電阻和電感線圈電阻在內。考慮到系統(tǒng)可以認為是線性對稱的，因此可以采用疊加原理進行分析，其單相諧波等效電路如圖3-8所示。 圖3

26、-8a電壓源等效電路 圖3-8b電流源等效電路圖3-8 單相諧波等效電路圖3-8a中，為諧波電壓源，即有源濾波器逆變器輸出的一系列等幅不等寬的方波電壓，其波形頻譜包括用于補償作用的低次諧波分量和高頻開關諧波。其中可以用一個電流源來等效如圖3-8b所示。低通濾波器的作用就是把中的高頻分量濾除，因此根據圖3-8可以得到傳遞函數如下：(3-15)對比（3-14)式和（3-15)式可得：其中主要是逆變器等效內阻，這個阻值比較小，在這里我們按照經驗值取其為0.8歐姆(該電阻大小可根據IGBT的伏安特性來確定)，這樣可以計算得到：，以上數值是根據巴特沃斯低通濾波器的設計原理和逆變器的結構給出的低通濾波器參

27、數，在實際裝置中該參數還要依據現場情況和其他因素給予適當的調整和優(yōu)化。調整后參數為，3.3 實驗分析和驗證 電感支路實驗圖3-9 電感支路投入100輸出 (紅色為系統(tǒng)電壓波形350V/格，藍色為輸出電流波形30A/格)圖3-10 輸出電流頻譜分析結果上圖3-8給出的是新型混合動態(tài)無功補償裝置工作在感性額定無功功率輸出時的實驗波形，其中圖中波形1為系統(tǒng)電壓波形，波形2為裝置輸出電流波形，電壓波形超前電流波形90度，從圖中我們可以得到裝置輸出電流波形具有非常好的正弦度，諧波電流含量很小，對系統(tǒng)基本沒有影響。圖3-10給出的是裝置輸出電流頻譜分析柱狀圖，其中橫坐標是各次諧波，縱坐標是基波及各次諧波相

28、對于基波的百分數，從FFT分析得到的結果中也可以清楚地得到，裝置只輸出無功補償需要的基波電流分量，電流失真度THD=1.2% ，注入系統(tǒng)的各次諧波含量很小。電容支路實驗圖3-11 電容支路投入100輸出 附注1：紅色為系統(tǒng)電壓波形350V/格，藍色為輸出電流波形30A/格圖3-12 輸出電流頻譜分析結果上圖3-11給出的是新型混合動態(tài)無功補償裝置工作在容性額定無功功率輸出時的實驗波形，其中圖中波形1為系統(tǒng)電壓波形，波形2為裝置輸出電流波形，電壓波形滯后電流波形90度，從圖中我們可以得到裝置輸出電流波形相對于電感之路工作要差一些。 圖3-12給出的是裝置輸出電流頻譜分析柱狀圖，其中橫坐標是各次諧

29、波，縱坐標是基波及各次諧波相對于基波的百分數，從FFT分析得到的結果中也可以清楚地得到，裝置輸出無功補償需要的基波電流分量之外還帶有額外的五、七次諧波，電流失真度也有所增加為THD=5.2%。上述諧波增加的原應是由于電容之路工作時相互之間的阻抗發(fā)生變化，使得連接系統(tǒng)地阻抗變小，導致少量諧波注入系統(tǒng)，但其含量不是很大，可以通過優(yōu)化設計逆變器的濾波器以及改變控制策略來消除諧波，可以滿足設計要求。 逆變器輸出電壓實驗圖3-13 電容支路投入10050%輸出突變附注2：紅色為系統(tǒng)電壓波形350V/格，藍色為逆變器輸出電壓波形350V/格圖3-14 電感支路投入10050%輸出突變 附注3：紅色為系統(tǒng)電

30、壓波形350V/格，藍色為逆變器輸出電壓波形350V/格上圖3-13和3-14給出新型混合動態(tài)無功補償裝置感性和容性二分之一容量階越動態(tài)實驗波形，上兩圖中波形1為系統(tǒng)電壓波形，波形2為裝置輸出電壓波形，從上兩圖中我們可以清楚地看到裝置具有非?？焖俚膭討B(tài)響應過程，裝置從滿載突變二分之一容量的動態(tài)相應時間不到1/4個工頻周期，表明裝置能夠及時跟蹤負荷變化，并且在裝置輸出容量突變過程中對系統(tǒng)電壓基本沒有影響。圖3-15 補償前后功率因數曲線上圖3-15給出的是新型混合動態(tài)無功補償裝置投運前后補償支路功率因數變化曲線，上圖參數曲線是通過測量儀器采用TOPAS2000電能質量分析儀得到的，其中圖中上面曲

31、線為補償之后的功率因數曲線，下面的曲線給出的補償之前的功率因數曲線，表明在裝置投入之后確實能夠將補償支路的功率因數提高到0.95左右，達到補償負荷無功功率的目的。從上述仿真分析和實驗分析表明，本新型混合動態(tài)無功補償裝置具有良好的性能，在設計容量范圍能能夠精確的補償負荷無功，從而保證補償支路的功率因數接近為1，給企業(yè)帶來巨大的經濟效益，并大大減小電力系統(tǒng)傳輸線路中的損耗，提高低壓配電系統(tǒng)運行的效率和可靠性。四、總結我們研究的新型混合動態(tài)無功補償器主電路拓撲結構，既能實現發(fā)出無功，也能吸收無功，且與傳統(tǒng)SVC相比不需要低通濾波器，與STATCOM相比具有器件承受電壓應力小、工作容量小的特點，其控制

32、策略簡單易行。在PSCAD/EMTDC仿真環(huán)境下，建立了系統(tǒng)仿真模型，通過仿真分析驗證了理論分析的正確性，最后通過設計和制作了一套 /380V的原理樣機，掛網運行，效果良好。我們提出的新型無功補償裝置能自動跟蹤系統(tǒng)無功大小，動態(tài)的發(fā)出和吸收無功，具有以下特點：（1）新型SVC補償器能夠在較大范圍內補償動態(tài)負荷無功，具有補償容量小，逆變器工作容量小，動態(tài)調節(jié)范圍寬；（2）逆變器采用高頻SPWM控制，具有輸出電壓失真度小，注入系統(tǒng)諧波電流?。唬?）仿真和實驗結果表明本裝置能夠對動態(tài)負荷進行很好的補償，保證節(jié)點電壓在短時間內得到補償，提高節(jié)點電壓穩(wěn)定參考文獻：1電網技術, 1999,(07) . 周群,張益,黃家裕. 靜止無功補償器對提高陽城送電穩(wěn)定水平的研究J電網技術, 1999,(08) .2 顧曉榮,方勇杰,薛禹勝. 柔性交流輸電系統(tǒng)穩(wěn)定控制綜述J電力系統(tǒng)自動化, 1999,(12) 3 陳賢明,許和平,王小紅,王彤,田杰. 500kvar靜止無功發(fā)生器的研制J電