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摘 要

伴随着电力系统的产生，无功功率一直是无法避免的问题。特别是随工业负荷和各种类型的用电负荷的快速增长，对供电质量的要求也提出了更高的要求。因为电力系统网络中的用电设备总会存在一些感性或者容性元件，需要从电力系统中吸收感性无功功率或者容性无功功率来保证其处于正常运行的状态，故而电力系统中无功功率的补偿必不可少。本文主要研究被广泛应用的无功功率补偿设备—静止无功功率发生器SVG的仿真研究来实现无功功率补偿设备的基本功能。

本文中先从无功功率补偿设备的发展历程开始介绍，通过对各个时期无功功率补偿设备的比较，突出静止无功功率发生器SVG的优越性。然后再MATLAB软件的SIMULINK仿真环境下构造基本的SVG模型，在电路方面采用-无功功率电流检测方法和三相电流电流滞环控制，并在理论分析部分对上述应用的原理作了非常详尽的介绍。因为电路仿真中采用的是无变化的阻感性负载，所以在电压控制方面得以略去。在设置了合适的电路参数基础上，进行电路仿真，实验得到了令人满意的结果。电力网络中无功功率缺额得到了很好的补偿，补偿之后的三相电流和电压无相位差。

关键词：静止无功功率发生器， i_p-i_q无功功率电流检测方法，SIMULINK仿真

，无功功率补偿

Abstract

With the generation of power systems, reactive power has always been an unavoidable problem. Especially with the rapid increase of industrial load and various types of power load, the requirements for power supply quality have also put forward higher requirements. Because the electrical equipment in the power system network will always have some inductive or capacitive components, To absorb the inductive reactive power or capacitive reactive power from the power system is necessary to ensure that it is in a normal operating state. Therefore, the power system has no power. Power compensation is essential. This paper mainly studies the simulation research of the reactive power compensation device-static static power generator SVG which is widely used to realize the basic function of reactive power compensation equipment.

This article begins with the development process of reactive power compensation equipment, and compares the reactive power compensation equipment in each period to highlight the superiority of the static reactive power generator SVG. Then the basic SVG model is constructed in the SIMULINK simulation environment of MATLAB software. In the circuit, the reactive power current detection method and the three-phase current hysteresis control are used. In the theoretical analysis part, the principle of the above application is described in detail. Introduction. Because the circuit simulation uses a no-impedance resistive load, it is omitted in voltage control. On the basis of setting suitable circuit parameters, the circuit simulation was conducted and satisfactory results were obtained. The reactive power shortage in the power network is well compensated, and there is no phase difference between the three-phase current and voltage after compensation.

KEY WORDS :Static reactive power generator hu, - Reactive power current detection method, SIMULINK simulation environment, Reactive power compensation

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 无功功率补偿设备的种类及其发展 2

1.3 SVG在国内外研究发展历程及其现状 5

1.3.1 静止无功功率发生器SVG国外研究发展历程： 5

1.3.2 静止无功功率发生器SVG国内研究现状： 5

第二章 SVG原理及控制策略 7

1.4 静止无功功率发生器SVG的工作原理 7

1.5 三相电压型PWM整流器的工作原理 7

1.6 三相电压型PWM整流电路的数学模型 10

1.6.1 三相电压型PWM整流电路的一般数学模型 10

1.6.2 三相电压型PWM整流电路在(α，β)坐标系下的数学模型阐述 13

1.6.3 i_p-i_q无功功率电流检测法 15

1.7 三相电压型PWM整流电路的电流控制策略 16

第三章 软件仿真部分 18

1.8 SIMULINK仿真环境介绍： 18

1.9 静止无功功率发生器SVG软件仿真部分 18

1.10 仿真结果波形分析 28

致 谢 32

参考文献 1

第一章 绪论

课题研究背景

在我们的日常生活之中，不管是在工业耗电还是在日常生活耗电之中，负载中感性负载所占总的负载的百分比总是很高的，典型的阻感性负载有常见的变压器组，日常使用的荧光灯的灯泡，还有生活中最常见应用极为广泛的三项异步电动机。一般情况来说，用电负荷的有功功率部分可以从电源端部分来获取，无功功率部分同样可以。但是经常会出现的一种情况是电源端能够提供的无功功率容量达不到用电设备的要求。我们知道有功功率多用来提供能量，而功率中的无功功率部分多用来参与电磁场的构建。用电设备如果无法从电源端获得足够的无功功率，设备就不能建立正确的满足其自身运行条件的电磁场，那么造成的后果就是该设备不能在额定的工作状态下正常运转。放之整个电力系统这种情况肯定是不允许存在的。通常情况下无功功率可以在各种类型的发电机以及高压输电线中产生，一旦其发出的无功功率不能满足电力系统中各类用电负荷的无功功率需求，就非常有必要在电力系统的各个角落里安装一些可以用来补充不足的无功功率或者抵消过剩的无功功率的装置。这样各类用电设备才可以工作在额定电压范围之内，以此来保证电力系统的正常稳健运行。

无功功率对整个电力系统的影响可以说是十分巨大的，主要表现在以下的两个方面：

1. 第一个方面：无功功率会导致运输线路及各个用电设备的损耗加大。电力系统电源端提供的无功功率以及经由各类高压低压所传送的无功功率的增加，自然地传输这些无功功率会在电力系统的输配电电路中的变压器组及各类母线的损耗有所增加。输电线路中电流由无功电流以及有功电流的矢量之和共同组成，无功功率运输容量的增加必然导致线路中电流整体的增加。这样的话，为了匹配电流运输的规模，运行上的投资和损耗就必然要加大。
2. 第二个方面：无功功率与电力系统的电压水平密切相关，无功功率的流动和变化会导致系统内电压水平频繁波动。特别是对于具有较大冲击性质的用电设备比如说轧钢机器以及电弧炉等负载，这一点尤其突出。电网内电压波动频繁，电压压降增大，各类用电设备就很难能够在额定状态附近正常运行，电能质量受到了非常严重的影响。

整个电力系统的正常运转绝对离不开无功功率的存在，但是无功功率的存在本身来说就是电力系统的最大隐患。而且所添设的无功功率补偿设备装设在什么位置是一个十分值得仔细考虑的问题。如果无功补偿和发生设备装设在发电端，及系统内的无功功率由发电段提供，那么传输距离太长，无功功率在传输过程中所造成的损耗过于巨大，电能浪费现象及其严重将成为这种选择的主要问题。按照实际情况来看最为可行的办法是在无功功率需求侧进行实地补偿。这种选择可以极为可观的降低发电端的容量输出以及功率传输过程中在输电线路中的损耗。对于稳定整个电力网络的电压水平以及提高经济效益方面成效十分显著。正是因为无功功率补偿的重要现实和经济意义，对无功功率补偿和发生装置的研究一直受到海内外专家学者的广泛关注。

无功功率补偿设备的种类及其发展

由前文的简要分析论述我们可以知道电网中无功功率对电能质量的好坏影响十分严重。首先由功率因数的定义我们可以知道无功功率在电力系统中的存在会是系统的功率因数大大降低。由此我们可以很清楚的认识到提高整个电力系统的功率因数具有十分重大的意义。以目前的情况来看，提高电力系统功率因数的方法无非有两种：第一种是在系统内装设无功补偿及发生设备，比如常见的有有源滤波器（APF）以及无功功率补偿器，利用其对电网中的无功功率进行补偿以及对系统中所产生的谐波进行抑制；第二种有效的方法是产生无功功率损耗的各类电力电子装置进行改装，使其在运行时不再产生各种谐波以及消耗无功功率，从源头上减少或者消除对网侧提供的无功功率的需求。很显然后一种方法较之第一种方法代价更大且基本难以实现。相对来说，第一种方法更容易受到电力电子研究者的青睐。

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