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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。
分类号： TM7143 密 级：公 开U D C： 单位代码：10424学 位 论 文静止无功补偿发生器SVG的研究肖 峰申请学位级别：硕士学位专业名称：电力系统及其自动化指导教师姓名：张开如职称：教授山 东 科 技 大 学二零一二年四月论文题目：静止无功补偿发生器SVG的研究作者姓名：肖峰 入学时间： 2009年9月专业名称：电力系统及其自动化研究方向：新能源与发电技术指导教师：张开如 职称：教授论文提交日期：2012年4月论文答辩日期：2012年6月授予学位日期：THE DESIGN OF STATIC VAR GENERATORA Dissertation submitted in fulfillment of the requirements of the degree ofMASTER OF PHILOSOPHYfromShandong University of Science and TechnologybyXiaoFengSupervisor: Professor Zhang KairuCollege of Information and Electrical EngineeringApril 2012声明本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。
该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。
硕士生签名：日期：AFFIRMATIONI declare that this dissertation, submitted in fulfillment of the requirements for the award of Master of Philosophy in Shandong University of Science and Technology, is wholly my own work unless referenced of acknowledge. The document has not been submitted for qualification at any other academic institute.Signature:Date:摘 要无功平衡是电力系统电压稳定中的一个重要标志，电网中传输无功功率时会加大网络损耗，从而会降低电能的利用率，甚至影响系统的供电质量，所以无功补偿在现代电网中发挥着越来越重要的作用，对电网适当的进行无功补偿能够为系统的运行提供保证。
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。
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。
设计研发2021.08静止无功发生器的研究与设计黎凯博，廉志强(黑龙江科技大学，黑龙江哈尔滨，150027 )摘要：随着电网的规模越来越大，使电网的电能质量和稳定性都受到了严重影响。
所以对电网谐波的治理和无功的补 偿变得越来越重要。
所以静止无功发生器(SVG )逐渐成为无功补偿领域研究的热点。
本文以级联式SVG 作为研究对象, 根据原理搭建模型结合无功电流检测设计方法,直流侧电压控制策略，电流解耦控制,来设计出一套完整的SVG 系统, 最后，通过MATLAB/SIMULINK 仿真平台建模验证。
关键词：静止无功发生器；控制策略；无功补偿；MATLAB/SIMULINKResearch and design of static reactive power generatorLi Kaibo, Lian Zhiqiang(Heilongjiang University of Science and Technology, Harbin Heilongjiang, 150027)Abstract ； With the increasing scale of power network, the power quality and stability of power network are seriously affected. So it is more and more importaut to control the harmonics and compensate the reactive power. Therefore, static reactive power generator (SVG) has gradually become a research hotspot in the field of reactive power compensation. This paper takes cascading SVG as the research object, builds a model according to the principle, combines reactive current detection and design method, DC side voltage control strategy, and current decoupling control to design a complete SET of SVG system. Finally, it is verified through the MODELING of MATLAB/SIMULINK simulation platform.Keywords ； Static reactive power generator ; The control strategy; Reactive power compensation; MATLAB/SIMULINK0引言光伏发电，风力发电，所带来的非线性负载逐渐变多，对 电网的稳定运行造成了影响，无功补偿问题变的愈发严峻叭因此需要釆取恰当措施对电网进行无功补偿,提高电能质量水平眩現所以对级联H 桥SVG 电容电压波动分析与研究有很大的意义。
10 kV静止无功补偿器的设计与研制张海波1 ,陈建业1 ,刘艳村2 ,逯帅1,王赞基11.清华大学电机工程与应用电子技术系，北京 100084；2.广东顺德特种变压器厂，广东顺德 520083摘要：随着电网互联的发展和负荷密度的增加，提高电力系统运行稳定性和电压质量的要求日益迫切。
电力电子技术的发展使得静止无功补偿装臵（SVC）在该领域发挥了巨大的作用。
文中对TCR+TSC型SVC样机的设计进行了详细的介绍，分别讨论了主电路、控制系统、监测系统等部分的原理与设计。
运行试验的结果表明，样机设计效果良好。
0 前言电力系统的互联和远距离、大容量输电已成为电力工业发展的一个重要趋势。
随着负荷用电密度的增加和区域电网互联的发展，最大限度地发挥输电线路的设计容量和提高系统运行稳定性的问题日益突出；在配电系统中，大功率冲击性负荷和不平衡负荷的影响也日益严重，造成了系统电压波动，影响了其他电气设备的正常运行和用电的经济性。
静止无功补偿器（SVC）作为70年代发展起来的一种并联无功补偿装臵，在国内外的输配电系统中有着十分广泛的应用，目前在世界范围内已有超过500套装臵投入运行，对电力系统电压稳定和改善电能质量起到了明显的作用。
1 SVC的用途SVC是一种由电容器和各种类型的电抗器组成的无功补偿装臵，用电子开关来实现无功功率的快速平滑控制。
SVC的应用可以分为2个方面：系统补偿和负荷补偿。
当作为系统补偿时，他的作用主要有：维持输电线路上节点的电压，减小线路上因为功率流动变化造成的电压波动，并提高输电线路有功功率的传输容量和电网的静态稳定性；在网络故障情况下，快速稳定电压，维持线路输电能力，提高电网的暂态稳定性；增加系统的阻尼，抑制电网的功率振荡；在输电线路末端进行无功功率补偿和电压支持，提高电压稳定性等等。
当作为负荷补偿时，SVC的作用有：抑制负荷变化造成的电压波动和闪变；补偿负荷所需要的无功电流，改善功率因数，优化电网的能量流动；补偿有功和无功负荷的不平衡。
静止无功补偿器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解静止无功补偿器（SVC）的基本原理和工作机理；2. 学生能掌握静止无功补偿器在电力系统中的应用及其对系统稳定性的影响；3. 学生能掌握SVC的主要技术参数及其选择依据。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识分析和解决实际电力系统中无功补偿的问题；2. 学生能够操作相关的模拟软件，进行SVC的仿真实验，并能够解读仿真结果；3. 学生能够设计简单的SVC补偿方案，并进行初步的效能评估。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习，培养对电力系统工程问题的探究精神和解决复杂工程问题的自信心；2. 学生在学习过程中，能够体会到科技对社会发展的推动作用，增强社会责任感和创新意识；3. 学生通过小组合作，培养团队协作精神，提高交流与表达的能力。
课程性质分析：本课程属于电力系统自动化领域的专业知识课程，旨在通过理论教学与实验相结合的方式，使学生掌握静止无功补偿器的相关知识，提高解决实际问题的能力。
学生特点分析：高二年级的学生已具备一定的物理和数学基础，具有较强的逻辑思维能力和问题解决能力，但可能缺乏对电力系统实际应用的了解。
教学要求：结合学生特点，课程设计需注重理论与实践相结合，增强学生的实际操作能力，通过问题驱动的教学方法，激发学生的学习兴趣和探究欲望。
通过分解课程目标为具体可衡量的学习成果，为教学设计和评估提供明确的方向。
二、教学内容1. 静止无功补偿器原理- 无功功率补偿的必要性- 静止无功补偿器的工作原理- 静止无功补偿器的分类及特点2. 静止无功补偿器的电路分析- 单相和三相静止无功补偿器电路- 控制策略与控制方法- 补偿效果的评估方法3. 静止无功补偿器在电力系统中的应用- 电力系统中无功补偿的重要性- 静止无功补偿器的选型与配置- 静止无功补偿器对系统稳定性的影响4. 静止无功补偿器的技术参数与设计- 主要技术参数及其意义- 参数选择依据及方法- 补偿器的设计步骤与实例分析5. 静止无功补偿器的仿真与实验- 仿真软件的介绍与操作- 仿真实验方案的设计与实施- 实验结果的分析与评价教学内容安排与进度：第一周：静止无功补偿器原理及分类第二周：静止无功补偿器电路分析与控制策略第三周：静止无功补偿器在电力系统中的应用第四周：静止无功补偿器技术参数与设计第五周：静止无功补偿器仿真实验与实验分析教材章节关联：本教学内容与教材中“电力系统无功补偿”章节相关，涵盖了静止无功补偿器的基本原理、电路分析、应用实例、技术参数和仿真实验等方面内容，确保了教学内容的科学性和系统性。
【关键字】精品无功补偿论文专业：电气工程及其自动化摘要本课题研究以低压电网无功补偿改造为背景，研制了一种低压无功功率补偿控制器。
作为一种非实时的无功补偿装置，该装置以定时的电网监测数据为依据，以城镇低压网(220V)的无功补偿为对象。
本文主要研究了无功补偿对电网性能的改善，以及控制器的软硬件的配置。
系统采用单片机，该单片机是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能的CMOS 8位单片机，具有运算速度高，实时性好的特点；软件则使用汇编语言进行编译；人机操作界面采用LCD显示,显示效果较好；A/D转换采用，是一款比较实用的A/D转换装置。
该装置可跟踪电网无功功率的变化并自动补偿,实现了无功补偿装置的优化运行,具有体积小、原理简单、智能投切等优点。
关键词：无功补偿,单片机,低电压AbstractWhat this article studies is based on the alteration of reactive power compensation of low voltage, then design an equipment for reactive power compensation of low voltage. As a kind of reactive power compensation, this equipment is basis on the electrical network monitor data ,and provides reactive power for city’s low voltage power grids. This thesis has discussed the importance of the reactive power compensation for the power grids ,and introduded the hardware and software of the controller.This device's hardware core is AT51 SCM , which has many merits such as high operating speed. This monolithic integrated circuit is the low voltage which American A TMEL Corporation produces, a high performance CMOS 8 monolithic integrated circuits;The software uses the assembly language to carry on the translation;The man-machine operation contact surface uses the LCD demonstration, the demonstration effect is quite good; A/D transformation uses ADC0809 , it is a section of quite practical A/D switching device. This equipment may track the electrical networkreactive power the change and the automatic compensation, and this installment has the volume to be small, the precision is high, the price compared to the higher merit.Key Words: reactive power compensation, SCM(Single Chip Micyoco),low voltage目录摘要 (I)ABSTRACT (I)目录 (II)第一章绪论 ................................................................................................................ - 1 -1．1研究背景 ............................................................................................................. - 1 -1．2无功补偿装置的发展状况 ................................................................................. - 2 -1．3 本课题主要研究的内容 .................................................................................... - 4 -第二章无功补偿的原理............................................................................................ - 6 -2．1 无功补偿的原理 ................................................................................................ - 7 -2．2 低压电网中的几种无功补偿的方式 ................................................................ - 9 -2．3确定补偿容量的几种方法 ............................................................................... - 10 -2．4 本章小结 .......................................................................................................... - 12 -第三章硬件设计 ...................................................................................................... - 13 -3．1 无功补偿装置的技术要求 .............................................................................. - 13 -3．2硬件介绍 ........................................................................................................... - 14 -3．3模拟信号调理电路 ........................................................................................... - 22 -3．4 输出控制电路 .................................................................................................. - 25 -3．5 本章小结 .......................................................................................................... - 26 -第四章软件设计 .................................................................................................... - 27 -4．1 投切原则 .......................................................................................................... - 27 -4．2功率因数计算 ................................................................................................... - 28 -4．3 本章小结 .......................................................................................................... - 30 -第五章总结与展望 .................................................................................................. - 31 -致谢 ............................................................................................................................ - 32 -参考文献： ................................................................................................................ - 33 -第一章绪论1．1研究背景目前，我国的电网，特别是广大的低压电网[1]，普遍存在功率因数较低、电网线损较大的情况。
工装设计—102—静止无功补偿器的模型与设计郝效民（齐齐哈尔工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161005）1设计目的及其意义 自电能被广泛运用以来，随着各个科电器行业的成果研发，因此，电能成为人们日常生活的重要帮手，广受人们青睐，再加上随着国民经济的不断提升，广大用户提出的要求也越来越高，由于对电能的使用量也越来越高，因此不可避免的出现电能质量产生的电流稳定性差、三相不平衡等危害问题，随着这些问题的发生率愈发频繁，因此对提升电能质量的研究也愈发必要，应加大对优化电能质量的研究力度，来促使实现高效率、高质量电能利用。
静止无功补偿器(SVC)实际上是一种采用不同的静止开关对电容器或电抗器进行投切，以达到具有对无功功率进行吸收和释放的作用，以此来促使电力系统的稳定，确保稳定性。
现如今，关于对静止无功补偿器的研究，国内外都有较为成熟的研究成果，但是在对静止无功补偿器的设计水平方面仍有差距，也不免导致企业里的静止无功补偿器的成效不够明显，在一些方面仍有不足之处。
关于提高装置设计的科学性、安全性这一方面以及确保静止无功补偿器的运行效果可以达到高效率高质量的目的，需要加大研究力度，改进技术，对设备进行优化升级。
2静止无功补偿器研究现状 根据对近些年相关数据的调查，可以得知企业用户对电网的需求更大一些，再加上如今对电网相关方面的投资力度也不断加大，因此对智能网的要求也不断提高，电网可以为无功技术设备的提供更为广阔的发展空间。
又根据对国家电器铁路网的规划来研究，我国铁路行驶里程将会在2020年达到十二万千米，电器率占百分之六十的比例，这就表明在2020年我国电气化铁路的行驶里程为7.2千米，又因为有关电气化铁路的相关规定，要求每五十千米都有变电站，据此可以表明，要建立800个变电站，倘若一个变电站要消耗250万，那么所有变电站则要消耗将近两亿元人民币。
关于采用风力发电的方式，在2015年之前，实现上网的风力机组达到9000万kW，通过对相关技术的研究计算得知，国家用于补偿风力发电方面的容量将达到350万kVal，因此可以计算得出静止无功补偿器关于风电治理方面的价值达到上亿元。
[精品论文]静止无功补偿器的研究课程设计《静止无功补偿器的研究》课程设计综合课程设计任务书时间：2007－2008年度第二学期一设计的目的和意义掌握所学课程的知识并综合应用，充分认识理论知识对应用技术的指导性作用，进一步加强理论知识与应用相结合的实践和锻炼。
通过本次设计实践能够进一步加深对专业知识和理论知识学习的认识和理解，使学生的设计水平、对所学的知识的应用能力以及分析解决问题的能力得到全面提高。
1对电力系统中的无功功率进行分析；2掌握无功补偿器的特点；3对静止无功补偿器的控制方法和硬件、软件实现有一些认识。
二设计题目及要求设计题目：静止无功补偿器的研究基本要求对电力系统中无功功率的危害进行分析，简单分析传统无功补偿器的工作过程和特点，认识静止无功补偿器的主电路结构，工作原理，并简单介绍其常用控制方法。
进一步要求能够介绍静止无功补偿器的硬件电路设计思路；对静止无功补偿器的软件设计有一定的认识。
尽量指出一种合适的控制方法。
三给定条件1 运用所学知识，如《电力电子技术》，《电路基础》，《模拟电子技术》等2 设计过程可参考校园的电子资源。
四课程设计要求1 认真查阅资料；2 遵守课程设计的时间安排；3 按时进行试验，验证相关的控制算法；4 认真撰写设计报告。
五报告书写格式1课程设计封皮2 课程设计任务书3 正文（1）设计题目分析；（2）总体设计方案分析、讨论；（3）硬件原理设计，简单说明实现过程；（4）软件设计思路，最好形成流程图。
4 设计总结和心得体会5 参考文献六工作计划1 查阅资料及方案论证（1天）2 电力系统无功功率分析（0.5天）3 控制方法的论证（1天）4 硬件电路的思路（1天）5 软件流程图的设计（1天）6 撰写报告（0.5天）七成绩评定参考每位同学的设计报告，根据下面的标准给每位同学评定课程设计考试成绩。
1静止无功补偿器控制方法合理、正确（60％）2知识点运用得当（10％）3 原理设计合理（20％）4报告撰写规范、准确（10％）编制：（指导教师签名）审定：（教研室主任签名）一．设计题目的分析在电网中由于大量感性负载的应用，使线路电压与线路电流在相位上存在一个角度差，这样就引出了无功功率的概念。
无功功率是一个反映电源与负荷间的能量交换的物理量，它的大小表明了电源与负荷间能量交换的幅度，本身并不消耗能量。
同时，无功功率在系统中的流动对电力系统本身也产生了很大的影响。
下面就先简单的分析无功功率对电力系统本身有哪些危害：(l)增加设备容量。
无功功率的增加会导致电流增大和视在功率增加，从而使发电机，变压器等各种电气设备的容量和导线的容量增加。
同时，也使得电力用户的起动及控制设备、测量仪表的规格也要相应的加大。
(2)设备及线路损耗增加。
无功功率的增加，使总电流增大，因而使设备及线路的损耗增加，这是显而易见的。
设线路中电流I由有功分量Ip和无功分量匆组成，线路电阻为R，则线路损耗为:ΔP=I2R=（Ip 2+Iq2）R=（P2+Q2）R/U2其中（P2+Q2）R/U2这一部分损耗就是无功功率引起的。
(3)使线路和变压器的电压降增大，若是冲击性无功功率负载，还会使电压产生剧烈波动，使供电质量严重降低。
在一般的电网中，1\S比1小得多，因此可以得出这样的结论:电网电压的波动主要是由无功功率的波动引起的，而有功功率的波动对电网电压一般影响较小。
例如:电动湘袍动时功率因数很低，这种冲击性无功功率会使电网电压剧烈波动，甚至使接在同一电网上的用户无法正常工作。
电弧炉、车阵n机等大型设备会产生频繁的无功功率冲击，严重影响电网供电质量。
(4)功率因数降低，设备容量利用少。
在工业和生活用电负载中，感性负载占有很大比例。
异步电动机、变压器、荧光灯等都是典型的感性负载。
异步电动机和变压器所消耗的无功功率在电力系统所提供的无功功率中占很大的比例。
电力系统中的电抗器和架空线等也消耗一些无功功率。
感性负载必须吸收无功功率才能正常工作，这是由其本身的性质所决定的。
近年来，随着电力系统中非线性用电设备，特别是电力电子装置应用的日益广泛，而大多数电力电子装置功率因数较低(如:相控整流器)，工作时基波电流滞后于电网电压，要消耗大量的无功功率，也给电网带来额外负担，并影响供电质量。
因此提高功率因数己成为电力电子技术和电力系统研究领域所面临的一个重大课题，正在受到越来越多的关注。
怎样提高功率因数？怎样把电网消耗的大量无功功率补回来呢？对于这一系列问题，在大量消耗无功功率的地方产生无功功率，进行合理的无功补偿，就是最佳的答案。
无功补偿的作用主要有以下几点：（1）提高供用电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗。
（2）稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。
在长距离输电线(3)在一些三相负载不平衡的情况下，通过适当的无功补偿可以平衡三相的有功功率及无功负荷。
(4)提高发电机有功输出能力。
（5）减少线路损耗，提高电网的有功传输能力。
（6）降低设备发热，延长设备寿命，改善设备的利用率。
（7）避免系统电压崩溃和稳定破坏事故，提高运行安全性。
由于无功补偿具有上述重要的作用，因此对于无功补偿技术进行研究具有相当重要的实际意义。
下面就介绍无功补偿的器件：20世纪70年代以前，国内以传统无功补偿设备为主流，传统的无功补偿设备有并联电容器、调相机和同步发电机等，由于并联电容器阻值固定，不能动态的跟踪负荷无功功率的变化;而调相机和同步发电机等补偿设备又属于旋转设备，其噪声、损耗都很大，而且还不适用于太大或太小的无功补偿。
所以这些设备已经越来越不适应电力系统发展的需要。
20世纪70年代以后，随着研究的进一步加深，出现了一种静止无功补偿技术。
这种技术经过30多年的发展，经历了一个不断创新、发展完善的过程。
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。
目前这种静止开关主要分为两种，即断路器和电力电子开关。
由于用断路器作为投切开关，其开关速度较慢，不可能快速跟踪负载无功功率的变化，而且投切电容器时，常常会引起较为严重的冲击涌流和操作过电压，这样不但容易造成接触点烧焊，而且使补偿电容器内部击穿，维修量大。
随着电力电子技术的发展及其在电力系统中的应用，交流无触点开关SCR, GTR, GTO和IGBT等的出现，将其作为投切开关，速度可以提高500倍(约为l0us)。
对任何系统参数，无功补偿都可以在一个周波内完成，而且可以进行单相调节。
那个时期静止无功补偿器件分为三类：第一类是具有饱和电抗器的静止无功补偿装置（SR）。
这些装置组成的静止无功补偿装置属于第一批静止补偿器。
饱和电抗器分为自饱和电抗器和可控饱和电抗器两种，相应的无功补偿装置也就分为两种。
具有自饱和电抗器的无功补偿装置是依靠电抗器自身固有的能力来稳定电压，它利用铁心的饱和特性来控制发出或吸收无功功率的大小。
可控饱和电抗器通过改变控制绕组中的工作电流来控制铁心的饱和程度，从而改变工作绕组的感抗，进一步控制无功电流的大小。
第二类是晶闸管控制电抗器(TCR)和晶闸管投切电容器(TSC)。
两个反并联的晶闸管与一个电抗器相串联，就构成了简单的晶闸管控制电抗器，其单相原理图：三相多接成三角形，这样的电路并入到电网中相当于交流调压器电路接电感性负载，此电路的有效移相范围为900一1800。
当触发角s=900时，晶闸管全导通，此时导通角a =1800，电抗器吸收的无功电流最大。
而为了解决电容器组频繁投切的问题，TSC装置应运而生。
其单相原理图如图：两个反并联的晶闸管只是将电容器并入电网或从电网中断开，串联的小电抗器用于抑制电容器投入电网运行时可育铲生的冲击电流。
TSC用于三相电网中可以是三角形连接，也可以是星形连接。
一般对称网络采用星形连接，负荷不对称网络采用三角形连接。
无论是星形还是三角形连接都采用电容器分组投切。
为了对无功电流能尽量做到无级调节，总是希望电容器级数越多越好，但考虑到系统的复杂性及经济性，这样的电容器组又不能太多，电容器组太多的话，还会带来使设备体积增大的缺点。
TSC的关键技术问题是投切电容器时刻的选取。
经过多年的分析与实验研究，其最佳投切时间是晶闸管两端的电压为零的时刻，即电容器两端电压等于电源电压的时刻。
此时投切电容器，电路的冲击电流为零。
这种补偿装置为了保证更好的投切电容器，必须对电容器预先充电，充电结束之后再投入电容器。
第三类是采用自换相变流技术的静止无功补偿装置—一高级静止无功发生器(ASVG).目前静止无功发生器(SVG)得到了快速的发展并进入实用阶段。
SVG 己成为静止无功补偿技术的发展方向，是今后柔性交流输电系统的一个重要元件。
它的主要功能是在电力系统中起到动态无功发生、无功补偿、电压支撑和改善系统电压稳定的作用。
总的说来，静止无功发生散器由于具有响应速度快、可以在从感性到容性的整个范围内进行连续的无功调节，特别是在欠压条件下仍可有效地发出无功功率和在系统对称运行条件下所需储能电容容量较小，从而具有可以减小装置体积等优点，而得到了电力工业界越来越大的关注。
因此本课题研究的无功补偿器为静止无功补偿器。
二．静止无功补偿器的总体设计静止无功补偿器的主电路静止无功补偿器（ASVG）分为电压补偿器和电流补偿器两类。
其简单主电路结构：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。
本文中所介绍到的静止无功发生器是电压型的SVG，它具有主电路的拓扑结构简单，且逆变装置所用的电压型器件IGBT易于控制，灵活方便。
静止无功补偿器的工作原理静止无功补偿器的主电路出来了，那么它是如何工作的呢？它的具体工作原理是什么？首先我们先看看SVG的工作原理图：逆变器IPM的输出经过一个数值不大的电抗XL(包括变压器的内抗)接入三相交流电网，调节逆变器输出电压Vi 的相位，使得Vi与交流电网电压代同相(相角差δ=o)，这么看来逆变器就变成为一个无功功率发生器了，从而可以得出：当输出电压Vi 高于电网电压Ys时，这时无功功率发生器输出滞后的无功即感性的无功功率。
