基于MATLAB的靜止同步補(bǔ)償器仿真論文答辯PPT

1、課題名稱：基于MATLAB的靜止同步補(bǔ)償器仿真答 辯 人：胡曙斌指導(dǎo)教師：萬(wàn)旻學(xué) 號(hào)：7022812082目錄CONTENTS本論文研究的現(xiàn)狀 工作原理及數(shù)學(xué)建模 靜止同步補(bǔ)償器仿真 致謝1.本論文的研究現(xiàn)狀1.1 課題的研究背景及意義 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，一次能源的消耗與日俱增，而我國(guó)一次能源的地理位置分布又不均勻，所以國(guó)家決定實(shí)行全國(guó)聯(lián)網(wǎng)和西電東送。隨著我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展，我們已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，從2013年開(kāi)始，我國(guó)電力部門計(jì)劃實(shí)現(xiàn)全國(guó)聯(lián)網(wǎng)，雖然各大區(qū)域電力系統(tǒng)的并網(wǎng)給我國(guó)帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，但還是面臨著以下問(wèn)題：（1）我國(guó)的煤炭資源和水力資源地理位置分布不均勻，主要集中在我國(guó)的西部

2、地區(qū)。因?yàn)槲覈?guó)的地理環(huán)境比較復(fù)雜，架設(shè)這些輸電線路的造價(jià)非常昂貴，所以就必須盡可能的減少線路的輸送容量和線路損耗。（2）導(dǎo)致功率分布不均勻，引起兩端設(shè)備嚴(yán)重過(guò)負(fù)荷，其他線路發(fā)生輕載現(xiàn)象，不但使現(xiàn)有設(shè)備得不到充分利用而且還會(huì)引發(fā)一系列的穩(wěn)定性問(wèn)題等等。無(wú)功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)主要有以下三點(diǎn):(1)增強(qiáng)供電質(zhì)量。(2)可以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)。(3)當(dāng)三相負(fù)載不平衡時(shí)，我們可以適當(dāng)?shù)睦脽o(wú)功補(bǔ)償來(lái)平衡三相負(fù)載的有功和無(wú)功。 綜上所述，可以看出STATCOM擁有這么多的優(yōu)點(diǎn),所以它作為一種新型的無(wú)功調(diào)節(jié)裝置，現(xiàn)在已經(jīng)成為電力行業(yè)研究的熱點(diǎn)話題。也是本課題研究的重點(diǎn)對(duì)象。1.2 本課題的研究現(xiàn)狀 到目前為止，世界

3、上已有多臺(tái)STATCOM投入運(yùn)行，但是實(shí)際上在90 年代后才大規(guī)模投放市場(chǎng)，國(guó)際上主要投入運(yùn)行的國(guó)家有：1991年日本投入運(yùn)行的80 Mvar的STATCOM；1995年美國(guó)投入運(yùn)行的100 Mvar的STATCOM；1997年丹麥投入運(yùn)行的8 Mvar的STATCOM。由于STATCOM技術(shù)含量較高，國(guó)際上只有美國(guó)、日本、德國(guó)、中國(guó)、英國(guó)等少數(shù)幾個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家掌握了STATCOM的研發(fā)技術(shù)。我國(guó)第一臺(tái)20 Mvar 的STATCOM 裝置是由清華大學(xué)與河南省供電局共同研發(fā)生產(chǎn)的，這臺(tái)20Mvar的 STATCOM裝置于1999年3月在河南洛陽(yáng)朝陽(yáng)變電站投入運(yùn)行，它的成功運(yùn)行標(biāo)志著我國(guó)STATCO

4、M技術(shù)得到顯著發(fā)展，成為世界上第四個(gè)擁有STATCOM制造技術(shù)的國(guó)家，使我國(guó)進(jìn)入了一個(gè)新的階段。讓我國(guó)的科技水平更進(jìn)一步。2.工作原理及數(shù)學(xué)建模2.1 靜止同步補(bǔ)償器的工作原理 靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM）是一種利用可關(guān)斷電力電子器件IGBT、GTO等元件進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)难b置，普遍應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。主電路主要是由兩大元器件組成，分別為電壓型逆變器和并聯(lián)直流電容器。它工作的時(shí)候可以看成是一個(gè)電壓型逆變器，其主電路結(jié)構(gòu)如圖1所示：圖1 STATCOM主電路結(jié)構(gòu)圖2.2 靜止同步補(bǔ)償器的數(shù)學(xué)建模 我們根據(jù)輸入、輸出的建模方法建立STATCOM的數(shù)學(xué)模型。在模型中，我們只考慮STATCOM輸出電壓的

5、基波分量，不考慮它的諧波分量。其中abc三相的電路參數(shù)是基本對(duì)稱的，該系統(tǒng)為三相基波正序系統(tǒng)，而逆變器的輸出電壓為三相正序電壓。從而根據(jù)三相等效電路可以得出以下式子：3.靜止同步補(bǔ)償器仿真3.1仿真軟件MATLAB/SIMULINK簡(jiǎn)介 在當(dāng)今世界上，MATLAB是最優(yōu)秀、最好用的數(shù)學(xué)軟件之一，它是由美國(guó)MathWorks公司研發(fā)出來(lái)的產(chǎn)品。其中矩陣是MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位，數(shù)組是它的基本數(shù)據(jù)單元。最早的MATLAB雖然功能簡(jiǎn)單，但是十分受廣大人民喜愛(ài)。隨著MATLAB的不斷開(kāi)發(fā)和完善，其功能越來(lái)越強(qiáng)大，還增加了圖像處理功能，深受廣大群眾的喜愛(ài)，讓人們更加的方便使用，得出的結(jié)果更加直觀并且

6、容易理解。下圖2就是MATLAB的首頁(yè)界面：圖2 MATLAB首頁(yè)界面3.2 靜止同步補(bǔ)償器的仿真 我們通過(guò)對(duì)STATCOM進(jìn)行原理分析，再利用Simulink中Power System Blockset模塊，對(duì)其進(jìn)行電力系統(tǒng)的建模仿真。圖3即為STATCOM系統(tǒng)仿真圖。圖3 STATCOM系統(tǒng)仿真圖3.3 仿真波形及結(jié)果分析 由上圖4可以看出，當(dāng)STATCOM投入運(yùn)行后，系統(tǒng)功率因數(shù)趨于穩(wěn)定，保持在最大值1左右，所以可以得出結(jié)論：由于STATCOM的投入，使系統(tǒng)的功率因數(shù)得到了顯著提高，并且使功率因數(shù)維持在最大值1左右，這樣就使系統(tǒng)更加穩(wěn)定。圖4 STATCOM 投入運(yùn)行后系統(tǒng)功率因數(shù)變化曲線圖5 補(bǔ)償前后電壓電流相位對(duì)比 上圖5中，紫色表示電壓波形，黃色表示電流波形。由圖可知：在補(bǔ)償前，電流滯后電壓，經(jīng)過(guò)補(bǔ)償后，兩者的相位完全相同，即實(shí)現(xiàn)了補(bǔ)償效果。使系統(tǒng)得到了穩(wěn)定。a）投入STATCOM A相電壓波形 下圖6所示的是STATCOM投入運(yùn)行后交流側(cè)的A相電壓和A相電流波形圖：b)投入STATCOM A相電流波形圖6 交流側(cè)A相電壓與A相電流波形圖 由上圖6可以看出，當(dāng)投入STATCOM之后，經(jīng)過(guò)短暫的震蕩，STATCOM為了提供系統(tǒng)無(wú)功功率的補(bǔ)償，就開(kāi)始吸收穩(wěn)定的容性電流，以達(dá)到無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康摹?.致謝感謝我的導(dǎo)師萬(wàn)旻老師，他在我學(xué)習(xí)和工作方面給