静止无功补偿器(SVC)仿真研究毕业论文

毕业设计说明书(论文)作者: 学号：系：专业: 电气工程及其自动化题目: 静止无功补偿器的研究指导者：(姓名) (专业技术职务)评阅者：(姓名) (专业技术职务)2014 年 5 月毕业设计（论文）评语学生姓名：班级、学号：题目：静止无功补偿器的研究综合成绩：毕业设计（论文）评语毕业设计说明书（论文）中文摘要毕业设计说明书（论文）外文摘要目次１绪论 (1)1.1 本文的研究背景 (1)1.1.1 研究背景 (1)1.1.2 静止无功补偿技术的发展趋势 (3)1.2 静止无功补偿的工程应用 (4)1.2.1 国际上的SVC应用 (4)1.2.2 国内的SVC应用 (5)1.3 本课题的研究内容 (7)2 静止型电力系统无功补偿 (8)2.1 具有饱和电抗器的无功补偿器(SR) (8)2.1.1 自饱和电抗器型静止无功补偿器 (8)2.1.2 可控饱和电抗器型静止无功补偿器 (10)2.2 晶闸管控制电抗器(TCR) (11)2.3 晶闸管投切电容器(TSC) (11)2.4 新型静止无功发生器(SVG) (12)2.5 本章小结 (13)3 基于MATLAB的静止无功补偿器的仿真研究 (14)3.1 SVC的工作原理 (14)3.2 MATLAB及SIMULINK的介绍 (15)3.2.1 MATLAB的介绍 (15)3.2.2 Simulink的简介 (15)3.3 基于晶闸管的静止无功补偿装置仿真 (16)3.3.1 基于MATLAB仿真模型的建立 (16)3.3.2 SVC仿真结果及分析 (23)3.4 本章小结 (24)结论 (25)致谢 (26)参考文献 (27)１绪论1.1 本文的研究背景1.1.1 研究背景随着电力系统中电力电子设备越来越多的投入使用，谐波污染也逐渐变成了很严重的问题，因为很多电力电子设备功率因数很低，给电网造成了多余的压力，对供电质量也有很大的影响,所以我们必须更加关注无功功率和谐波问题。

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。

TCR 型 SVC 无功补偿装置仿真分析发表时间：2020-05-22T03:33:09.166Z 来源：《现代电信科技》2020年第2期作者：王蕾[导读] 晶闸管控制电抗器（TCR）型静止无功补偿器由于在补偿负荷无功功率的同时，兼具平衡三相负荷和抑制电压波动与闪变的能力，近年来成为无功补偿领域的研究热点。

本文主要分析了TCR 的基本结构和工作原理，重点分析了TCR 的补偿特性、谐波特性和谐波抑制方法，利用Matlab建立了TCR的三相模型，分析了晶闸管控制角、触发脉冲与基波电流的关系。

王蕾（长飞光纤光缆股份有限公司湖北省武汉市 430074）摘要：晶闸管控制电抗器（TCR）型静止无功补偿器由于在补偿负荷无功功率的同时，兼具平衡三相负荷和抑制电压波动与闪变的能力，近年来成为无功补偿领域的研究热点。

本文主要分析了TCR 的基本结构和工作原理，重点分析了TCR 的补偿特性、谐波特性和谐波抑制方法，利用Matlab建立了TCR的三相模型，分析了晶闸管控制角、触发脉冲与基波电流的关系。

关键词：晶闸管控制电抗器；静止无功补偿装置；无功补偿Analysis for Simulation of TCR Static Var CompensatorWang Lei（Yangtze Optical Fibre and Cable Joint Stock Limited Company，Wuhan，Hubei，430074） ABSTRACT：Thyristor controlled reactor（TCR）has gained great attention in the research of reactive compensation for its ability to compensate the reactive power of the load，balance three phase loads，and restrain the fluctuation and flick of the voltage. This paper analyzes the basic structure and the operating principle of TCR，and then focus on the analyses of the compensation characteristic，harmonic characteristic and the methods to suppress them. A three-phase model of TCR is established by Matlab. The relations among the thyristor control angle，trigger pulse and the fundamental current are analyzed which verifies the conclusion of theoretical analysis. KEY WORDS：thyristor controlled reactor，static var compensator，reactive power compensation1引言随着时代的变迁，现代电力系统中诸如半导体整流器、晶闸管调压及变频调整装置、电气化铁路和家用电器等负荷迅速发展起来，其非线性、冲击性以及不平衡的用电特性，会使电网的电压和电流波形畸变、功率因数降低、电能损耗增大，甚至引起系统频率波动等，对供电电能质量造成严重的干扰或“污染”[1]。

一、风电厂无功变化情况分析（一）纯电机角度的分析：第一种方法利用电枢反应的原理进行分析，如果忽略励磁调节器的话，在《电机学》的同步电机电枢反应章节中有提到，增加无功，有功不变，增加有功，无功变小。

这是因为，励磁如果是恒定不变的，那么在增加有功的时候，励磁用于交轴电枢反应的部分就多了，因为有功功率是靠电机的交轴电枢反应来实现的，那么用于直轴电枢反应的部分就少了，而无功功率正是由直轴电枢反应来实现的，这样加有功的时候无功就会降低，当然电压也就会适当降低。

等于是固定不变就那么多的励磁电流，要么用作交轴反应来实现有功，要么就用作直轴反应来实现无功，在加有功时，交轴电枢反应用的励磁多了，那么励磁分给直轴电枢反应来实现无功的部分就少了。

所以由于电枢反应，增加有功功率会产生去磁作用，最终导致发电机欠磁，无功功率降低，电压降低。

第二种方法利用发电机功角变化来进行分析，前提同样是励磁保持恒定，发电机能否送出无功以及送出无功的多少与电压差ΔU有关，这个电压差ΔU是指发电机的电动势E0和端电压UN的同相部分的电压差，注意是同相部分的电压差，具体可参照《电机学》中的同步发电机迟相运行时的相量图，相量图是以发电机端电压UN为一个参考相量，即NU为一个垂直向上的箭头，其保持固定不动。

电动势E0在UN箭头的逆时针侧，且为一个长度大于UN的箭头，两者之间形成一个夹角δ即发电机功角。

所谓同相部分的电压差，就是指把E0箭头向参考量UN或者说是垂直轴上的一个投影，这个投影的长度比UN箭头要长，E0箭头在垂直轴上的投影长度减去UN箭头的长度即为两者同相部分的电压差ΔU，只有这个电压差才会产生无功电流，并且是电压差ΔU越大，发电机输出的无功功率就越大，如果电压差ΔU变小，则发电机输出的无功功率就减小。

又根据发电机功角特性可知，当发电机送出有功功率时，电动势E0就与端电压UN错开一个δ角即发电机功角，当有功越大时，δ角越大，此时可以想象E0又往逆时针的方向转了一个更大的角度，那么它在垂直轴上的投影高度就更短了，所以用它减去UN所得到的无功电压差ΔU就变小了，因而无功自动减小，当然电压也就会适当降低。

胡立强(1980—),男,硕士研究生,研究方向为电力系统综合自动化。

静止无功补偿器在电力系统无功补偿中的仿真3胡立强,　晁　勤,　吐尔逊(新疆大学电气工程学院,新疆乌鲁木齐　830008)摘　要:研究了静止无功补偿器(SVC )在提高电网电压稳定性中的应用。

在Ma t 2lab 搭建了由发电机、变压器、线路、母线、S VC 、励磁系统、汽轮机和调速器组成的仿真系统,对该系统的负载侧和高压母线侧进行了无功补偿的仿真研究。

结果表明,加装SVC 后,系统无功功率减少,母线B 2侧电压也得到优化。

关键词:静止无功补偿装置(SVC );电力系统仿真;无功补偿中图分类号:T M 761+.1　文献标识码:B 文章编号:100125531(2007)1720039204S i m ul a ti on of SV C i n P ower Syste m s React i ve Power C o m pen s a ti onHU L iqiang,　CHAO qin,　TU E rxun(School of Electrical Engineering,Xinjiang U niversity,U r um chi 830008,China ) Abstra c t:The application of static va r co mpensat o r t o i mprov e v oltage stability of power grid wa s studyed .Thesi m ul a tion syste m which is composed of generator,transfor me r,c ircuits,bus,S VC,exc itati on syste m ,stea m er and s peed regula t or was construc ted,t he si m ula ti on of reactive po we r co mpensati on at l oad side and high v olt age bus side of this s ystem was studyed .The re s ult s hows t hat reac tive power of the syste m is reduced after adding S VC,and voltage of busB 2side is opti m ized t oo .Key word s:sta t i c v a r co m pen s a tor (SVC );si m u l a ti on of power syste m ;r ea c tive power com pen sa t i on晁　勤(1959—),女,教授,博士,研究方向为电力系统综合自动化。

SVC仿真分析1、概述1.1 基本概念静止无功功率补偿器（Static Var Compensator——SVC）是指其输出随电力电子系统特定的控制参数变化的并联连接的静止无功功率发生装置或无功功率吸收装置。

SVC可以根据系统无功功率的需求或电压的变化自动跟踪补偿。

SVC的一个重要特征是主要依靠晶闸管等电力电子器件完成调节或投切功能，它可以频繁地调节或投切，其动作速度是毫秒级的，远比机械设备的动作速度要快。

SVC的基本作用是连续而迅速地控制无功功率，并通过发出或吸收无功功率来控制它所连接的输电系统的节点电压。

因此，SVC的显著特点是能快速、平滑调节容性或感性无功功率，实现动态补偿。

1.2 SVC的类型现今的SVC类型有晶闸管控制电抗器（Thyristor Control Reactor——TCR）、晶闸管投切电容器（Thyristor Switch Capacitor——TSC）、晶闸管投切电抗器（Thyristor Switch Reactor——TSR）、晶闸管控制高阻抗变压器型（Thyristor Control Transformer ——TCT）和饱和电抗器（Saturation Reactor——SR）等，基本类型是TCR和TSC。

SVC需要在一定的条件下才能实现无功功率的连续动态补偿，通常的方式有：TCR+TSC，TCR+FC（或MSC）、TCR+TSC+FC（或MSC）。

本文使用的方式为TCR+FC（或MSC）。

2、晶闸管控制电抗器和并联电容器的配合使用（TCR+FC（或MSC））2.1 晶闸管控制电抗器的基本原理SVC的优越性是它能连续快速调节补偿装置的无功功率输出。

这种连续调节是依靠调节TCR中晶闸管的触发延迟角α得以实现的，因此SVC的核心是TCR。

TCR为SVC中的重要一员，主要起可变电感的作用，实现感性无功功率的快速、平滑调节。

TCR的单相原理图如图1所示，其基本结构就是两个反并联的晶闸管与一个电抗器相串联。

第1章绪论1.1FACTS及各种FACTS装置多年来电力工作者已达成共识：提高电网的安全运行水平和电能质量，除电网结构本身要和例外，还必须要有先进的调节控制手段。

电网的安全、经济运行在很大程度上取决于其“可控度”。

为此，人们不断的研究如何用电网原有控制手段来提高安全运行水平和电能质量，如用发电机励磁控制器来提高输电线输送容量、阻尼系统振荡等。

同时又研制了一些新设备来解决上述问题，这包括串联电容、并联电容、并联电抗、电气制动电阻以及移相器等。

这些设备的共同特点是按照固定的、机械投切的、分接头转换的方式来设计，以改变线路阻抗或减小电压波动，提高输电线输送容量或在静态及缓慢变化的状态下控制系统潮流。

由于机械开关动作速度慢，在动态过程中如控制暂态稳定，这些控制器几乎无法起作用，像固定串联补偿电容还引起次同步谐振（SSR）。

许多控制要求频繁动作，而机械开关动作过频则易损坏，可靠性差。

因此，系统的动态问题通常是通过过分保守的设计，留有较大的稳定储备来加以解决，以应付一些预想的系统紧急状态。

这就使输电系统的能力没有被充分利用，经济性差。

可以设想，如果有快速的可频繁动作，可靠性高的开关代替上述机械开关，情况就将大不一样。

小功率的电子开关使信号处理、计算机技术发生翻天覆地的变化，大功率电子开关也必将在电力系统中引起革命。

近20年来大功率电力电子开关制造技术取得了长足进步。

现在制造耐热和耐冲击能力与大功率传输线正常工作和短路电流水平相当的晶闸管已不再困难，高压直流输电（HVDC）和静止无功发生器（SVG）就是这种技术的成功范例。

正是在此基础以上，针对大型互联电路系统存在的问题，N.H.Hingorani于1986年提出了柔性交流输电系统（FACTS）的概念，它应用电力电子技术的最新发展成就以及现代控制技术实现对交流输电系统参数，以至网络结构的灵活快速控制，以期实现输送功率的合理分配，降低功率损耗和发电成本，大幅度提高系统稳定性和可靠性。

摘要电能质量的问题，尤其是无功功率和谐波的问题，严重威胁着电网的安全运行。

静止同步补偿器（STATCOM），作为新一代无功功率补偿装置，它与现有的静止无功补偿装置(SVC)相比，具有调节速度更快、运行范围更宽、吸收无功连续、谐波电流小、损耗低、所用电抗器和电容器容量及安装面积大为降低等优点，引起了国内外科研与工程领域的广泛关注。

论文通过对STATCOM的现状和发展趋势，无功的产生和影响，无功补偿的意义的分析，进行了STATCOM工作原理的研究，并建立了STATCOM的数学模型，采用基于瞬时无功功率理论的检测方法，选择合适的控制策略，在PSCAD/EMTDC环境下进行了仿真分析，得出仿真后的波形。

仿真结果表明STATCOM能够对负荷进行快速地无功补偿，证实本模型算法的合理性、正确性，具有一定的参考价值。

关键词：无功补偿；静止同步补偿器；瞬时无功； PSCAD/EMTDC；ABSTRACTThe problem of electric energy quality menaces seriously the safe operation of power network, especially reactive power and harmonics. The static synchronous compensator (STATCOM), takes the new generation reactive power compensation system, it compares with existing static idle work compensation system (SVC), has the adjustable speed to be quicker, the movement scope to be wider, the absorption idle work, the harmonic current small, to lose continuously low, uses the reactor and the capacity of condenser and the erection space to reduce and so on merits greatly, has caused the domestic and foreign scientific research and the project domain widespread attention.The paper through to the STATCOM present situation and the trend of development, the idle work production and the influence, the idle work compensation's significance's analysis, has conducted the STATCOM principle of work research, and has established the STATCOM mathematical model, uses based on the instant reactive power theory examination method, chooses the appropriate control policy, has carried on the simulation analysis under the EMTDC/PSCAD environment, after obtaining the simulation profile. The simulation result indicated that STATCOM can shoulder carries on fast the idle work compensation, confirmed that this model algorithm's rationality, the accuracy, have certain reference value.Keywords: Reactive power compensation; STATCOM; Instantaneous reactive; PSCAD/EMTDC;目录1 绪论 (1)1.1引言 (1)1.2论文研究背景和研究的意义 (1)1.3无功功率 (3)1.4无功补偿的意义 (3)1.5主要无功补偿装置及其工作原理 (5)1.5.1 并联电容器 (6)1.5.2 同步调相机(Synchronous Condenser-SC) (6)1.5.3 静止型无功补偿装置(Static Var Compensator-SVC) (7)1.6 STATCOM研究现状和发展趋势 (9)1.6.1 STATCOM研究现状 (9)1.6.2 STATCOM发展趋势 (10)1.7本文研究的主要内容 (11)2 STATCOM的工作原理及数学模型 (11)2.1 STATCOM的基本电路结构 (11)2.2 STATCOM的工作原理 (13)2.3 STATCOM的数学模型的建立 (16)3 无功功率检测方法和STATCOM的控制策略 (19)3.1 无功功率检测方法 (19)3.1.1 d-q矢量变换理论 (20)3.1.2 三相对称系统的瞬时无功功率 (22)3.2 STATCOM装置的控制方法 (24)3.2.1 直接电流控制 (24)3.2.2 间接电流控制 (24)3.2.3 电流间接与直接控制的特点 (25)4 STATCOM装置的无功补偿仿真研究 (26)4.1 仿真工具软件PSCAD/EMTDC简介 (26)4.1.1 仿真工具软件PSCAD/EMTDC的概况 (26)4.1.2 仿真工具软件PSCAD/EMTDC的主要功能 (27)4.1.3 仿真工具软件PSCAD/EMTDC的主要结构及元件库 (27)4.1.4 仿真工具软件PSCAD/EMTDC的主要操作步骤 (29)4.2 STATCOM的仿真 (29)4.2.1 仿真的主接线图 (29)4.2.2 仿真的主控制电路图 (30)4.2.3 仿真的调制电路图 (30)4.2.4 各仿真的波形图 (32)4.3 本章小结 (33)5 总结与展望 (33)5.1结论 (33)5.2展望 (34)参考文献 (35)英文原文 (37)中文译文 (44)致谢 (51)1 绪论1.1引言近年来，随着经济的快速发展，我国的电力工业也取得了前所未有的成就。

密级：科学技术学院NANCHANG UNIVERSITY COLLEGE OFSCIENCE AND TECHNOLOGY学士学位论文THESIS OF BACHELOR（2012 —2016年）题目基于MATLAB的静止同步补偿器仿真学科部：信息学科部专业：电气工程及其自动化班级：电气122班学号：7022812082学生姓名：胡曙斌指导教师：万旻起讫日期：2015年12月—2016年5月29日南昌大学科学技术学院学士学位论文原创性申明本人郑重申明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。

本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

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保密□，在年解密后适用本授权书。

本学位论文属于不保密□。

（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：导师签名：日期：基于MATLAB的静止同步补偿器仿真专业：电气工程及其自动化学号：70228112082 学生姓名：胡曙斌指导教师：万旻摘要：现如今，随着当代社会的进步，我国有了越来越多的大规模电网远距离传输线路，这些远距离传输线路虽然满足了人们的需求，但是同时也带来了一些安全隐患。

线路的电压稳定性与线路的无功功率直接相关。

而静止同步补偿器（STATCOM）能够快速、有效的补偿系统中的无功功率，并且具有良好的调节特性，现在已成为当今世界研究的重点。

本文主要是对基于MATLAB的静止同步补偿器的仿真进行研究。

摘要 0A B S T R A C T (1)第1章引言 (1)1.1.无功补偿概述 (1)1.2.无功补偿的意义和经济效益分析 (2)1.3无功补偿的降损节能效应 (4)1.4无功补偿应用领域 (6)1.5无功补偿的一般方法 (8)第2章无功补偿原理 (9)2.1.引言 (9)2.2.无功功率及功率因数的基本含义 (9)2.3无功补偿的基本原理 (10)第3章无功补偿点的确定及补偿方法 (14)3.1无功补偿点的确定 (14)3.2无功补偿容量计算与确定 (16)3.3无功补偿的方法 (19)第4章静止无功补偿器 (24)4.1常用静止无功补偿器及其工作原理 (24)4.2饱和电抗器静止无功补偿装置 (24)4.3晶闸管控制电抗器和晶闸管投切电容器 (25)4.4无功补偿方式比较 (27)第5章S V C工作原理 (32)5.1动态无功补偿器的工作原理： (33)5.2S V C工作原理： (33)5.3S V C系统结构 (34)第6章基于M A T L A B的S V C仿真平台设计 (35)6.1节点图 (35)6.2静止无功补偿器对于远近负载的补偿能力 (36)6.3发电站忽然并网 (39)6.4加大电感（大电容）负载 (42)参考文献 (47)致谢 (48)摘要用电管理的意义就是能够给用电客户端提供平稳的电能质量，电压是电能质量的重要指标之一，电压质量对电网稳定及电力设备安全运行、线路损失、工农业安全生产、产品质量、用电单耗和人民生活用电都有直接影响。

无功电力是影响电压质量的一个重要因素，电压质量与无功是密不可分的，电压问题本质上就是一个无功问题。

解决好无功补偿问题，具有十分重要的意义。

根据无功功率的平衡原则，依据无功补偿的原则，介绍无功补偿技术对低电压电网功率因素的影响。

通过无功补偿和电压调节。

使无功功率得到了自动实时补偿，实现从离线处理到实时处理，从就地平衡到全网平衡，从单独控制到集中控制，避免了人工监视、手动投切的各种弊端。

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1.引言随着国民经济的发展和现代化技术的进步，电力网负荷急剧增大，对电网感性无功要求也与日惧增。

特别是如可逆式大型轧钢机、炼钢电弧炉等冲击负荷、非线性负荷容量的不断增加，加上普遍应用的电力电子和微电技术，使得电力网发生电压波形畸变，电压波动闪变和三相不平衡等，产生电能质量降低，电网功率因数降低，网络损耗增加等不良影响。

近年发展起来的静止型无功补偿装置（STATICVARCOMPENSATOR，下简称SVC）是一种快速调节无功功率的装置，已成功的应于冶金、采矿和电气化铁路等冲击性负荷的补偿上。

而晶闸管控制电抗器型（称TCR型）SVC用晶闸管控制线性电抗器实现较快、连续的无功功率调节，由于它具有反应时间快（5～20MS），运行可靠，无级补偿、分相调节，能平衡有功，适用范围广和价格便宜等优点。

TCR装置还能实现分相控制，有较好的抑制不对称负荷的能力，因而其应用最广。

尤其是在冶金行业中，使用例子也最多。

2.TCR＋FC型SVC系统的组成及控制原理2.1系统组成TCR＋FC型SVC系统的组成如图1所示，一般由TCR、滤波器（FC）及控制系统组成。

通过控制与电抗器串联的两个反并联晶闸管的导通角，既可以向系统输送感性无功电流，又可以向系统输送容性无功电流。

该补偿器响应时间快（小于半周波），灵活性大，而且可以连续调节无功输出，缺点是产生谐波，但加上滤波装置则可以克服。

图1TCR＋FC型SVC系统的组成2.2可调控电抗器相（TCR）产生连续变化感性无功的基本原理如图2（A）所示，U为交流电压。

TH1、TH2为两个反并联晶闸管，控制这两个晶闸管在一定范围内导通，则可控制电抗器流过的电流I，I和U的基本波形如图2（B）所示。

图2可调控电抗器相（TCR）产生连续变化感性无功的基本原理α为TH1和TH2的触发角，则有I＝（COSα－COSωT）I的基波电流有效值为：I＝（2π－2α＋SIN2α）式中：V为相电压有效值；ωL为电抗器的基波电抗（ω）。

摘要本文介绍无功补偿装置，此装置分三相六路采集电压和电流信号经多路开关送到A/D进行模数转换，利用S3C2440计算无功功率，根据电压和无功两个判别量对系统电压和无功实行综合调节，以保证电压在合格范围内，同时实现无功基本平衡。

在补偿方式上，选用了并联电容器补偿。

并联电容器是一种提供无功功率的非常经济的电力装置，并具有价格低廉、安装灵活、操作简单、运行稳定、维护方便等优点。

以晶闸管作为无触点投切开关，使用编码投切方式，实现对电容器的无过渡过程快速投切。

S3C2440进行控制，通过检测电压和无功功率，对多级电容器组进行分相投切，补偿效果快速准确、安全、洁净及易于控制。

关键词：无功补偿S3C2440 电压并联电容器分相投切AbstractThis paper introduces the reactive power compensation device, this device is divided three six road collecting voltage and current signals by a multichannel selective switch to A/D conversion. S3C2440calculation of reactive power, according to the voltage and reactive power two discriminant volume on system voltage and reactive power comprehensive regulation, in order to ensure the qualified voltage, while realizing reactive power equilibrium. On compensation way, selection of the parallel capacitor compensation, shunt capacitor is a reactive power economic power device, shunt capacitor with low price, flexible installation, simple operation, stable running, convenient maintenance and so on. And to the thyristor as a non-contact switch, use of code switching mode, realize the capacitor without the transition process of fast switching. Using S3C2440control, by detecting the voltage and reactive power, the multistage capacitor group split-phase switching, compensation effect quickly and accurately, safe, clean and easy to control.Key words: reactive power compensation S3C2440 voltage shunt capacitor phase switching目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 无功补偿的目的和意义 (1)1.2 国内外发展状况 (2)1.2.1 无功补偿方式的发展现状 (2)1.2.2 无功补偿技术的发展趋势 (5)1.3 本文研究的主要内容 (5)第2章无功补偿的原理及调节判据 (7)2.1 无功补偿原理 (7)2.1.1 无功补偿的主要作用 (8)2.1.2 无功补偿电容器的容量的选择 (10)2.2 并联电容器补偿 (10)2.3 并联补偿电容器的配置原则 (12)2.4 调节判据的选择 (13)2.5 电容器组的投切对系统电压和无功的影响 (14)第3章主系统设计 (17)3.1 工作过程 (17)3.2 电容器投切接线方式选择 (19)3.3 电容器组投切方式 (20)3.4 晶闸管电压过零触发电路 (23)3.5 器件的选型 (25)3.5.1 晶闸管的选型 (25)3.5.2 电抗器的选型 (26)第4章硬件电路设计 (29)4.1 主控制器 (29)4.2 电源电路设计 (31)4.3 电压电流检测电路设计 (33)4.4 功率因数角检测电路设计 (35)4.5 按键电路设计 (38)4.6 显示电路设计 (39)4.7 投切控制电路设计 (40)第5章软件设计 (42)5.1 电网参数采集模块 (43)5.2 按键模块部分 (44)5.3 显示模块 (44)5.4 投切控制模块 (45)经济与社会效益分析 (47)结论 (48)致谢 (49)参考文献 (50)附录 (53)CONTENTSAbstract (Chinese) (I)Abstract (English) (II)The first chapter Introduction (1)1.1 The purpose and significance of reactive power compensation11.2 The domestic and foreign development condition (2)1.2.1 The current situation of the development of reactivepower compensation (2)1.2.2 Reactive power compensation technology developmenttrend (5)1.3 The main contents of this paper (5)The second chapter The principle of reactive compensation and control criteria (7)2.1 Reactive compensation principle (7)2.1.1 The main role of reactive power compensation (8)2.1.2 Reactive compensation capacitor capacity selection (10)2.2 Parallel capacitor compensation (10)2.3 Shunt compensation capacitor allocation principle (12)2.4 The choice of regulation criterion (13)2.5 Capacitor on system voltage and reactive power impact (14)The third chapter The main system design (17)3.1 Working process (17)3.2 Capacitor wiring mode selection (19)3.3 Capacitor bank switching mode (20)3.4 Thyristor voltage cross zero trigger circuit (23)3.5 Device selection (25)3.5.1 Thyristor type selection (25)3.5.2 Reactor type selection (26)The fourth chapter Hardware circuit design (29)4.1 Master controller (29)4.2 Power circuit design (31)4.3 Voltage and current detecting circuit design (33)4.4 Power factor angle detection circuit design (35)4.5 Key circuit design (38)4.6 Design of display circuit (39)4.7 Switching control circuit design (40)The fifth chapter Software design (42)5.1 Power grid parameter acquisition module (43)5.2 Key module (44)5.3 Display module (44)5.4 Switching control module (45)Economic and social benefit analysis (47)Conclusion (48)Thank (49)Reference (50)Appendix (53)第1章绪论1.1无功补偿的目的和意义随着国民经济持续快速增长，工业企业的数量不断增加，人们生活水平不断提高，使用电量的需求大大增加。

电力静止无功补偿分析论文摘要：详细综述了电力系统静止无功补偿技术的发展现状，分析了各种静止无功补偿技术的原理、优点、缺点以及现今在电力系统中的应用情况，并提出今后静止无功补偿技术的发展趋势。

关键词：静止无功补偿（SVCASVG）发展趋势电力系统1引言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。

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，由于并联电容器阻抗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，其损耗、噪声都很大，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年代以来，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20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。

由于用断路器作为接触器，其开关速度较慢，约为10～30s，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会引起较为严重的冲击涌流和操作过电压，这样不但易造成接触点烧焊，而且使补偿电容器内部击穿，所受的应力大，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等的出现，将其作为投切开关，速度可以提高500倍（约为10μs），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。

现今所指的静止无功补偿装置一般专指使用晶闸管的无功补偿设备，主要有以下三大类型，一类是具有饱和电抗器的静止无功补偿装置（SR：SaturatedReactor）；第二类是晶闸管控制电抗器（TCR：ThyristorControlReactor）、晶闸管投切电容器（TSC：ThyristorSwitchCapacitor），这两种装置统称为SVC （StaticVarCompensator）；第三类是采用自换相变流技术的静止无功补偿装置——高级静止无功发生器（ASVG：AdvancedStaticVarGenerator）。

中国矿业大学本科生毕业设计姓名：张贵稀学号：21056373 学院：应用技术学院专业：电气工程及其自动化设计题目：静止无功补偿器（SVC）仿真研究专题：指导教师：马草原、王崇林职称：讲师、教授2009年6月徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院应用学院专业年级电气05－1 学生姓名张贵稀任务下达日期：2009年3月9 日毕业设计日期：2009年3月9日至2009年6月5日毕业设计题目：静止无功补偿器（SVC）仿真研究毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：低功率因数是供电系统普遍存在的问题，已成为供电领域迫切需要解决的重要课题之一。

无功补偿是维持电网电压稳定，维护电力系统安全运行的重要手段。

无功补偿技术是当前研究的热点之一。

无功补偿技术主要包括大功率电子器件、无功电流检测方法、无功的补偿控制技术等主要内容。

基于本国国情，在我国较长一段时间内，静止无功补偿器(SVC)仍然占据重要地位，因此，本文选择以静止无功补偿器((SVC)为无功补偿研究对象。

本课题要求：1 熟悉SVC主电路的结构特点；2 分析SVC的工作原理，建立合适的模型；3 熟悉SVC的常规控制策略；4 利用PSCAD建立SVC的仿真模型并利用仿真模型分析SVC对负荷进行无功补偿的过程。

院长签字：指导教师签字：中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：指导教师签字：年月日中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩摘要电网功率因数偏低已成为当今供电领域迫切需要解决的重要课题之一。