带蓄电池储能装置的静止同步补偿器（STATCOM／BESS）的概况综述

基于DPC控制策略的STATCOM／BESS装置研究帶蓄电池储能装置的静止同步补偿器（STATCOM/BESS）在解决快速补偿系统所需要的有功功率和无功功率、灵活平抑新能源发电引起的供电波动等问题中是非常重要的装备。

直接功率控制（Direct Power Control，DPC）是瞬时功率理论的另一种表现形式，它无需借助其他变量，对有功功率和无功功率直接进行控制。

文章主要对STATCOM/BESS装置DPC控制策略和控制算法进行了理论分析，并将DPC控制策略及基于空间矢量调制的直接功率控制策略（Direct power control with space vector modulation，DPC-SVM）运用到系统中，在Matlab/Simulink中进行仿真分析。

标签：STATCOM/BESS装置；直接功率控制；DPC-SVM；Matlab/Simulink1 概述静止同步补偿器STATCOM是柔性交流输电系统（FACTS）较为广泛应用的补偿器，能够及时补偿电网的无功功率。

蓄电池BESS能有效控制有功波动，减少功率波动对电网的冲击。

因此STATCOM/BESS装置不仅可以提供无功补偿，而且还能够提供必要的有功支持。

直接功率控制（Direct Power Control，DPC）是瞬时功率理论的另一种表现形式，它无需借助其他变量，对有功功率和无功功率直接进行控制。

DPC的功率因数高、算法和结构简单，对于STATCOM/BESS 这种动态性能较高的设备发挥着显著的效果。

2 STATCOM/BESS装置结构及工作原理传统的电压型逆变电路作为STATCOM/BESS装置主电路，由蓄电池组BESS 和静止同步补偿器STATCOM组成。

STATCOM/BESS既能够提供容性/感性无功支持，又可以完成有功功率双向流动，能够在四个象限工作。

现取单相电路分析，S、为公共电网电压、STATCOM交流侧电压，为输出电流，X、R为连接电抗、连接电阻。

浅谈STATCOM技术的应用及发展现状戚莹莹，吴江峰西安理工大学自动化学院，陕西西安710048摘要静止同步补偿器（STATCOM）是柔性交流输电系统的核心。

详细分析了静止同步补偿器的基本工作原理、分类、元器件选择等，对静止同步补偿器的控制方式进行了综合与比较，综述了静止同步补偿器的应用及发展现状，并提出今后静止同步补偿器的发展趋势。

关键字静止同步补偿器；逆变器；控制方式AbstractKeywords1 概述静止同步补偿器（Static Synchronous Compensator，STATCOM ）是柔性交流输电系统（Flexible AC Transmission System，FACTS）的核心装置和核心技术之一。

在此之前，又称ASVG、SVG、STATCON、ASVC，直至1995 年国际高压大电网会议与电力、电子工程师学会建议采用静止同步补偿器（STATCOM）[1]。

静止同步补偿器采用新一代的电力电子器件，如：门极可关断晶闸管（GTO），绝缘栅双极型晶体管（IGBT），集成门极换向晶闸管（IGCT），并且采用现代控制技术，其在电力系统中的作用是补偿无功，提高系统电压稳定性，改善系统性能。

与传统的无功补偿装置相比，STATCOM 具有调节连续，谐波小，损耗低，运行范围宽，可靠性高，调节速度快等优点，自问世以来，便得到了广泛关注和飞速发展。

我国电力工业发展迅速，其需求将保持持续、快速的增长态势而且需求规模在增大，当前我国电力事业可靠性要求高、实用性强；经济效益突出；节能，环保、高效成为主要趋势。

STATCOM 的广泛应用使得电力系统更加稳定高效，符合当今社会电力工程发展趋势。

2 STATCOM 的工作原理2.1 基本工作原理STATCOM大体上分为电压源型和电流源型，在实际应用中大多使用电压源型（采用电压型变换器Voltage-sourced inverter，VSI）。

图1 用以简单说明基于VSI的STATCOM的工作原理。

ＱＮ４００Ａ型　静止同步补偿器Ｄ－ＳＴＡＴＣＯＭ　目 录　１．概述－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－１　２．Ｄ－ＳＴＡＴＣＯＭ的定义－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－２　３．电能质量对用电设备的影响－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－２　４．Ｄ－ＳＴＡＴＣＯＭ　的特点－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－３　５．Ｄ－ＳＴＡＴＣＯＭ的优势－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－３　６．使用Ｄ－ＳＴＡＴＣＯＭ实现的经济效益－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－５　７．ＱＮ４００Ａ型Ｄ－ＳＴＡＴＣＯＭ装置－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－５　８．技术数据－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－６　９．机械结构－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－６　附录１：产品系列型号表－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－６ １．概述　本产品是北京宾德森系统工程有限责任公司和清华大学电机系联合开发的高科技产品，目前在国内外都处于领先地位。

　本产品是应用柔性交流输电技术（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　ＡＣ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ，简称ＦＡＣＴＳ）解决传统的无功补偿和常规的滤波装置不能有效地解决动态电能质量问题。

　本产品适用于４００Ｖ以下配电系统，替代常规的无功补偿和滤除高次谐波装置，现在已被广泛的应用在石油、化工、电力、冶金、造纸、饮料等行业，也被广泛应用在楼宇、建筑、民宅、商场、餐饮等服务设施。

　主要特点：　l可替代原来的电力补偿设备；　l保护了现有的电力设备；　l延长了电机、变频器等电力设备的寿命；　l与原来的补偿设备相比，降低了电能的消耗。

静止式动态无功补偿器(STATCOM)拓扑结构研究的
开题报告
1、研究背景和意义
静止式动态无功补偿器(STATCOM)是一种新型的柔性交流输电技术，能够有效地解决电网的无功问题和电压稳定问题，使电网变得更加稳定
和可靠。

因此，STATCOM的研究对于提高电网的稳定性和可靠性具有重要的意义。

当前，国内外对于STATCOM的研究越来越多。

针对STATCOM的控制策略、模型建立、拓扑结构等方面进行了深入的研究。

但是，目前还
存在一些问题，如何将STATCOM的性能进一步提高，如何从拓扑结构上对其进行优化等等。

2、研究内容和方法
本研究的主要内容是对于STATCOM拓扑结构的研究，主要包括以
下方面：
1）分析现有的STATCOM拓扑结构，对其进行分类，并对其进行优化分析；
2）运用MATLAB/Simulink等软件进行仿真分析；
3）对优化后的拓扑结构进行实验验证，对比分析拓扑结构优化前后的性能差距。

3、研究计划和进度安排
1）第一年：分析现有的STATCOM拓扑结构，并进行优化分析；
2）第二年：进行仿真分析，验证拓扑结构的优化效果；
3）第三年：对优化后的拓扑结构进行实验验证，进行性能差距的分析。

4、研究预期结果
本研究的预期结果为：
1）对现有的STATCOM拓扑结构进行分类，并对其进行优化分析；2）提出拓扑结构的优化方案，提高其性能；
3）通过仿真和实验验证，对比分析结构优化前后的性能差距。

带蓄电池储能装置的静止同步补偿器（STATCOM／BESS）
的概况综述
李宁宁;纪延超;王建赜;刘一琦
【期刊名称】《电工电能新技术》
【年(卷),期】2014(000)004
【摘要】带蓄电池储能装置的静止同步补偿器（ STATCOM／BESS）可以快速补偿系统所需要的有功功率和无功功率，可以灵活地解决电力系统中的一些电能质量问题，并且也可以平抑新能源发电的波动性。

本文主要针对STATCOM／BESS中各种类型直流侧储能电池接入方式、主电路拓扑结构及其在电力系统中的应用进行总结分析。

【总页数】6页(P48-53)
【作者】李宁宁;纪延超;王建赜;刘一琦
【作者单位】哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，黑龙江哈尔滨150001
【正文语种】中文
【中图分类】TM464
【相关文献】
1.带蓄电池储能的静止同步补偿器的小信号模型建立及其控制 [J], 梁爽;李宁宁;纪延超;王建赜
2.静止同步补偿器(STATCOM)在南网中的运用 [J], 刘培杰
3.静止同步补偿器(STATCOM)示范工程电气二次系统设计分析 [J], 蔡田田;周敏
4.静止同步补偿器（STATCOM）拓扑结构的发展综述 [J], 徐林菊
5.大功率静止同步补偿器STATCOM装置关键技术开发及应用 [J], 顾威;宋涛;丁雅丽
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静止同步补偿器(STATCOM)的应用与控制技术研究中图分类号：tn715+.2文献标识码： a 文章编号：1课题背景及意义（background and significance of the research）在现代社会中，能源为人民生产生活提供了有力的保障。

而电能更成为我们离不开的能源。

然而，由于中高压、大功率的电力电子器件在电力系统中的应用、发展，带来技术进步的同时也带来了许多电能质量问题。

许多电力电子装置不仅功率因数很低，而且谐波污染严重，这就给电网带来了额外负担，影响了供电质量。

除此之外，电网系统中本身存在的轧钢机、电弧炉等冲击性不平衡负荷，运行中会产生大量的高次谐波，并使得系统产生电压波动和闪变并引起三相不平衡这些危害系统性能的电能质量问题。

如何进行无功补偿和谐波治理，进而提高电能质量，已经成为了目前输配电技术中最为紧迫的问题之一。

无功补偿主作用很多，它不仅可以稳定电网系统及装备使用端的电压，如果在长距离输电线路中的某些合适的地方投入就地补偿的无功补偿装置，还可以提高输电系统的输电能力。

无功补偿会使系统和负载的功率因数有很大的提高，这将降低设备的容量，有利于减少功率损耗。

另外，在系统电压不平衡时或者三相负载不对称，无功功率补偿还可以改善系统的不平衡度。

无功补偿和谐波治理在使用设备和控制上具有一定的一致性，无功补偿的同时也会对谐波有所抑制。

但无功功率补偿更偏向提高电力设备利用率，稳定电网电压。

所以，实时快速的无功补偿对提高电网运行的稳定性能，保证供电质量具有十分重要的实际意义。

2无功补偿装置的发展概况（the development situation of reactive power compensation device）无功补偿装置经历了四个发展阶段，各阶段的装置分别为同步调相机、无功补偿电容器、静止无功补偿器（svc）以及静止同步无功补偿器（statcom）。

各种无功补偿装置在响应速度、补偿方式、控制策略等方面有较大区别，表1-1给出了其对比。

静止同步补偿器（STATCOM ）原理及性能分析研究*周雪松张书瑞马幼捷（天津理工大学，天津300384）Research and analysis of static synchronous compensator principle and performanceZHOU Xue-song ，ZHANG Shu-rui ，MA You-jie（Tianjin University of Technology ，Tianjin 300384，China ）文章编号：1001-3997（2009）12-0076-03【摘要】合理的无功功率补偿对于输配电系统非常重要。

无功补偿装置已经由同步调相机、并联电容器发展到基于大功率电力电子器件的静止补偿装置。

静止同步补偿器（STATCOM ）是目前用于电力系统中性能较好的无功补偿装置，是柔性交流输电系统（FACTS ）的核心。

主要介绍了STATCOM 的基本原理，指出了其与SVC 相比所存在的优势以及STATCOM 的发展现状及趋势。

随着各电力用户对动态电压质量要求的不断提高，STATCOM 必将在电力系统中得到更为广泛的应用。

关键词：静止同步补偿器；静止无功补偿装置；无功补偿；电压降落【Abstract 】At present ，the power system is lack of var compensation ，furthermore most compensation methods for the compensation devices are not good enough to meet the requirement of compensation for pow －er system.The static synchronous compensator （STATCOM ）is a reactive power compensation with the prefer －able performance in the power system up to now ，which is a critical technique for the flexible alternative cur －rent transmission system （FACTS ）.STATCOM is a voltage source inverter connected to the system by trans －former or inductance ，dynamic reactive power compensation is achieved by regulating phase and amplitude of the voltage or the current injected into power system.The present status and future development trend of STATCOM at home and abroad are introduced.The fundamental principle of compensation and the ability of STATCOM to support voltage is more competent than SVC are summarized in detail.That cascade multilevel inverter is not only for fewer devices ，but also superior in performance is pointed out.With the increasing de －mands on the dynamic voltage quality ，STATCOM will be used extensively in the power system.Key words ：Static synchronous compensator （STATCOM ）；Static var compensator （SVC ）；Var compensation ；voltage sag中图分类号：TH16文献标识码：A1引言随着国民经济的发展和人们生活水平的提高，电力电子产品广泛地应用于工业控制领域，用户对电能质量的要求也越来越高，因此，如何提高电压质量就成为输配电技术中最为迫切的问题之一。

1 概述静止同步补偿器（Static Synchronous Compensator，STATCOM）是柔性交流输电系统（Flexible AC Transmission System，FACTS）的核心装置和核心技术之一。

在此之前，又称ASVG、SVG、STATCON、ASVC，直至1995 年国际高压大电网会议与电力、电子工程师学会建议采用静止同步补偿器（STATCOM）。

静止同步补偿器采用新一代的电力电子器件，如：门极可关断晶闸管（GTO），绝缘栅双极型晶体管（IGBT），集成门极换向晶闸管（IGCT），并且采用现代控制技术，其在电力系统中的作用是补偿无功，提高系统电压稳定性，改善系统性能。

与传统的无功补偿装置相比，STATCOM 具有调节连续，谐波小，损耗低，运行范围宽，可靠性高，调节速度快等优点，自问世以来，便得到了广泛关注和飞速发展。

我国电力工业发展迅速，其需求将保持持续、快速的增长态势而且需求规模在增大，当前我国电力事业可靠性要求高、实用性强；经济效益突出；节能，环保、高效成为主要趋势。

STATCOM的广泛应用使得电力系统更加稳定高效，符合当今社会电力工程发展趋势。

2 STATCOM 的工作原理2.1 基本工作原理STATCOM大体上分为电压源型和电流源型，在实际应用中大多使用电压源型（采用电压型变换器Voltage-sourced inverter，VSI）。

图1 用以简单说明基于VSI的STATCOM的工作原理。

如图1 所示，STATCOM的主电路结构由直流侧大电容和基于电力电子器件的VSI组成，通过连接电抗接入电力系统。

图中，U1 是在理想情况下（即忽略线路及STATCOM 的损耗）将STATCOM的输出等效为一个可控电压源，US 是系统侧等效成的理想电压源，且两者相位一致。

当U1跃US时，从系统流向STATCOM 的电流相位超前系统电压90°，输出容性无功；同样当U1约US 时，从系统流向STATCOM 的电流滞后系统电压90°，输出感性无功。

用于平抑风电波动功率的混合储能静止同步补偿器尹忠东;王超【摘要】针对传统静止同步补偿器(Static SynchronousCompensator,STATCOM)只能补偿无功功率的不足,提出一种新型混合储能静止同步补偿器(STATCOM/HESS),通过在直流侧增加混合储能装置,可快速补偿系统所需要的有功功率和无功功率.相比于有关学者之前提出的蓄电池储能静止同步补偿器(STATCOM/BESS),采用STATCOM/HESS可充分利用超级电容功率密度高及蓄电池能量密度高的特点,储能系统的动态响应特性和运行寿命得到极大改善.对STATCOM/HESS的拓扑结构进行了研究,并对其应用于风电场的协调控制策略进行了分析,在PSCAD/EMTDC中建立了STATCOM/HESS的仿真模型.结果表明,STATCOM/HESS在稳态情况下能够有效平抑风电场的有功功率波动,并能够根据需要发出感性和容性无功功率,优化风电场的并网运行.【期刊名称】《上海电气技术》【年(卷),期】2016(009)003【总页数】5页(P4-8)【关键词】混合储能;静止同步补偿器;风电场;波动功率平抑;控制策略【作者】尹忠东;王超【作者单位】华北电力大学电气与电子工程学院北京 102206;华北电力大学电气与电子工程学院北京 102206【正文语种】中文【中图分类】TM614;TK83受风力变化的影响，风力发电机输出功率的波动较大。

近年来，随着风力发电场的大量建设，风力发电输出功率的波动给电网运行带来的不利影响日趋严重。

风力发电机在发电时需要从电网中吸收无功功率，当风力发电机吸收感性无功功率时，由于输电线路中存在电抗，风电场与电网接入点的电压会下降。

因此，为了获得更好的控制性能和更高的发电效率，在风电场运行过程中进行有功功率平抑和无功功率补偿是十分必要的。

根据文献[1]的论述，风电场输出的波动功率可分为以下三类。

(1) 尖峰波动功率。

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。