基于STATCOM与TSC混合无功补偿系统的设计仿真
                                                          薛博文
                                     (西安铁路职业技术学院电气工程系， 陕西 西安710016)
     根据TSC能够提供大容量的容性无功容量，实现无功功率的粗略补偿，STATCOM能够提供小容量的感性与容性无功容量，实现无功功率精确补偿思想，设计了基于STATCOM与TSC协同运行的混合无功补偿装置。首先提出了混合无功补偿系统的电路结构，通过选择TSC支路结构、电容器分组方法与STATCOM间接电流控制策略制定了该装置的工作方案。接着通过对TSC电容器、电抗器与晶闸管的参数选择，设计了总控制器控制方案。最后搭建了TSC+STATCOM装置的控制模块与主电路，对TSC+STATCOM装置投运电网系统前后进行了仿真，仿真结果验证了TSC+STATCOM无功补偿装置在提高功率因数、抑制自身谐波含量、稳定系统电压等方面均能达到理想的效果。

    混合无功补偿装置(HVC)由1台静止同步补偿器(STATCOM)和几组晶闸管投切电容器(TSC)组成，TSC能够提供容性无功容量，以实现无功功率粗略补偿，成本较低，还可与电感组成单调谐滤波器，是HVC的离散子系统；STATCOM能够提供小容量感性和容性无功容量，以实现无功功率精确补偿，是HVC的连续子系统。TSC成本较低、无功补偿容量大,STATCOM能快速、连续地补偿无功容量，两者协同运行可实现精确、大容量无功补偿。
    本文设计了一种TSC与STATCOM协同运行的混合无功补偿装置；在MATLAB/SIMULINK平台上搭建了TSC与STATCOM协同补偿的仿真模型，分析了该无功补偿装置的工作过程和补偿特性，对补偿前后配电网功率因数和谐波畸变率变化进行仿真。仿真结果表明：该混合无功补偿装置对无功功率的补偿效果良好,并对抑制谐波、稳定系统电压具有积极作用。

1混合无功补偿装置结构设计
     利用TSC成本低且可以补偿容性无功的特点，达到“粗补”无功的目标；利用STATCOM既能补偿容性又能补偿感性无功的特点，将其设计为混合系统的连续子系统，达到“精补”无功的目标。设计结构如图1所示。
     通过设置STATCOM与TSC协调运行，实现混合补偿装置在容性无功功率最大补偿值和感性无功功率最大补偿值之间平滑调节。其中，TSC负责有级调节进行无功粗补，STATCOM负责无级调节进行无功精补。由于系统的无功缺额不可能恰好被某几组TSC补偿，当无功缺额所需的TSC组数为（n，n+1）时，为避免过补偿则投入n组TSC，剩余的无功缺额由STATCOM加以补偿，即可实现无功补偿平滑调节且成本低的要求。
     如图2所示，选取8组容量均为20kvar的TSC，按循环策略方式投切；再选一组容量为25kvar的STATCOM，选取STATCOM容量略大于TSC的目的是避免无功在某几组TSC投切容量左右波动时引起的“震荡投切”。假设3组TSC已投入，此刻若再出现20kvar无功缺额并不立即投入下一组TSC，而是利用STATCOM进行无功补偿，直到容量缺额超出25kvar才投入下一组TSC。......

作者简介：薛博文（1980—），男，陕西西安人，西安铁路职业技术学院讲师，硕士，主要研究方向为电力电子与电力传动、电力系统。



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