一种STATCOM电路模型制造技术

本发明专利技术公开了一种STATCOM电路模型，包括：耦合阻抗、同步调相机和变压器；其中，所述耦合阻抗、所述同步调相机和所述变压器通过STATCOM内部的虚拟节点连接，所述变压器与所述STATCOM的直流侧连接；所述耦合阻抗，用于表示所述STATCOM内部的半导体元器件的传输损耗；所述同步调相机，用于表示所述STATCOM向电网注入的无功功率；所述变压器，用于表示所述STATCOM的直流侧和电网的电压变换，形成电磁环网；以及在二次侧接挂所述STATCOM内部的电力电子元器件的切换损耗。采用本发明专利技术实施例，能简便地考虑STATCOM的内部损耗，有效地提高了STATCOM电路模型的计算精度。

【技术实现步骤摘要】
一种STATCOM电路模型
本专利技术涉及电力
，尤其涉及一种STATCOM电路模型。
技术介绍
近年来，在一些工商业密集型的区域，工业异步电动机、电弧炉、降温压缩电机等负荷大量并入电网，其无功需求量巨大，因此，无功功率补偿器的应用也在不断发展。随着电力电子技术的发展，一些电力电子型的无功补偿装置逐渐渗透到实际电网。静止同步补偿器(STATCOM)是一种基于电压源型的转换装置，通过电力电子变换，能够在负荷端提供连续光滑、优质的无功功率。STATCOM反应的时间常数一般在毫秒级，十分迅速，能够更好地应对密集型负荷经常出现的短期电压失稳的问题。因此，STATCOM对于维持电网的无功平衡和电压稳定有着至关重要的作用。在现有电力系统的运行调度中，为了简化计算，常常将STATCOM看作是纯粹的动态无功源，即不考虑STATCOM的内部有功损耗，只考虑STATCOM对外输出(对电网注入)的无功功率。然而，在实施本专利技术过程中，专利技术人发现现有技术至少存在如下问题：尽管这种STATCOM模型较为简便，但是却不能精确考虑STATCOM的动态过程以及内部损耗，会对暂态问题的分析结果带来误差。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供一种STATCOM电路模型，能简便地考虑STATCOM的内部损耗，有效地提高了STATCOM电路模型的计算精度。为实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种STATCOM电路模型，包括：耦合阻抗、同步调相机和变压器；其中，所述耦合阻抗、所述同步调相机和所述变压器通过STATCOM内部的虚拟节点连接，所述变压器与所述STATCOM的直流侧连接；所述耦合阻抗，用于表示所述STATCOM内部的半导体元器件的传输损耗；所述同步调相机，用于表示所述STATCOM向电网注入的无功功率；所述变压器，用于表示所述STATCOM的直流侧和电网的电压变换，形成电磁环网；以及在二次侧挂接所述STATCOM内部的电力电子元器件的切换损耗。作为上述方案的改进，所述STATCOM电路模型以注入功率的形式与所述电网实现功率交换。作为上述方案的改进，所述STATCOM电路模型的有功功率和无功功率通过以下关系式建立得到；其中，P为所述STATCOM电路模型的有功功率；Q为所述STATCOM电路模型的无功功率；Vi为所述STATCOM电路模型与电网相连的节点i处的电压值；Vj为所述耦合阻抗、同步调相机和变压器相连的虚拟节点j处的电压值；δij为节点i和节点j的电压值的相角差；Rij为节点i和节点j之间变压器漏阻抗的电阻部分，Xij为节点i和节点j之间变压器漏阻抗的电抗部分。作为上述方案的改进，所述变压器为不考虑有功损耗的理想型变压器。作为上述方案的改进，所述变压器的变比关系为：其中，VDC为所述STATCOM的直流侧的电压值，Vj为所述耦合阻抗、同步调相机和变压器相连的虚拟节点j处的电压值；T为变比幅值，为虚拟节点j和直流侧的电压值相角差。作为上述方案的改进，所述同步调相机为不考虑有功损耗的理想型同步调相机。作为上述方案的改进，所述STATCOM电路模型应用于电网的潮流计算；所述电网的潮流计算包括步骤：将所述STATCOM电路模型的有功功率和无功功率以负荷形式挂接在所述STATCOM电路模型与所述电网相连的节点处；根据所述STATCOM电路模型与所述电网相连的节点处的潮流关系，构建潮流方程，以获取电网潮流解。与现有技术相比，本专利技术公开的一种STATCOM电路模型，主要由三个虚拟的元件组成，包括耦合阻抗、同步调相机和变压器。其中，所述耦合阻抗、所述同步调相机和所述变压器通过STATCOM内部的虚拟节点连接，所述变压器与所述STATCOM的直流侧连接。耦合阻抗主要用于表示半导体元器件传输电能过程中的损耗，同步调相机主要用于表示所述STATCOM提供的无功功率，变压器主要用于内部DC侧和电网之间的电压变换，形成电磁环网，同时挂接电力电子元器件的切换损耗。在本专利技术实施例提供的STATCOM电路模型中，在不影响潮流收敛性的基础上，能够有效考虑电力电子元器件在正常工作过程中的切换损耗和传输损耗，从而提高了STATCOM电路模型的计算精度，精确地考虑了STATCOM的动态过程，有效地减少了对暂态问题的分析结果带来误差。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的一种STATCOM电路模型的结构示意图；图2是本专利技术实施例二提供的一种简化的STATCOM电路模型的结构示意图；图3是本专利技术实施例三提供的采用新型STATCOM电路模型的标准测试系统的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见图1，是本专利技术实施例一提供的一种STATCOM电路模型的结构示意图。本专利技术实施例一提供的STATCOM电路模型10，包括：耦合阻抗11、同步调相机12和变压器13；其中，所述耦合阻抗11、所述同步调相机12和所述变压器13通过STATCOM内部的虚拟节点j相互连接，所述变压器13与所述STATCOM的直流侧(DC侧)连接。所述耦合阻抗11，用于表示所述STATCOM内部的半导体元器件的传输损耗。所述同步调相机12，用于表示所述STATCOM向电网注入的无功功率。所述变压器13，用于表示所述STATCOM的直流侧和电网的电压变换，形成电磁环网；以及在二次侧挂接所述STATCOM内部的电力电子元器件的切换损耗。STATCOM在电力系统中投入应用的过程中，主要的内部损耗包括两部分，分别为STATCOM内部的电力电子开关的切换损耗和传输损耗，所述电力电子开关的传输损耗主要表现在半导体元器件的传输损耗。在本专利技术实施例中，所述STATCOM电路模型通过节点i与所述电网形成连接。当STATCOM从所述电网吸收有功功率时，一部分被STATCOM内部的半导体元件在传输电能的过程中损耗，这部分传输损耗由所述STATCOM电路模型的耦合阻抗11表示；一部分被STATCOM内部的电力电子元器件在切换过程中损耗，这部分的切换损耗PSW在所述STATCOM电路模型中以负荷的形式挂接在变压器二次侧，由所述变压器13表示；还有一部分则用于提供STATCOM的直流侧的有功负荷PDC，这部分负荷在所述STATCOM电路模型中同样挂接在变压器二次侧，由所述变压器13表示。另外，当所述STATCOM向所述电网注入的无功功率时，所述STATCOM注入的无功功率在所述STATCOM电路模型中由所述同步调相机12提供。具体地，所述STATCOM电路模型10通过节点i与所述电网形成连接，所述STATCOM电路模型10以注入功率的形式与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种STATCOM电路模型，其特征在于，包括：耦合阻抗、同步调相机和变压器；其中，所述耦合阻抗、所述同步调相机和所述变压器通过STATCOM内部的虚拟节点连接，所述变压器与所述STATCOM的直流侧连接；/n所述耦合阻抗，用于表示所述STATCOM内部的半导体元器件的传输损耗；/n所述同步调相机，用于表示所述STATCOM向电网注入的无功功率；/n所述变压器，用于表示所述STATCOM的直流侧和电网的电压变换，形成电磁环网；以及在二次侧接挂所述STATCOM内部的电力电子元器件的切换损耗。/n

【技术特征摘要】
1.一种STATCOM电路模型，其特征在于，包括：耦合阻抗、同步调相机和变压器；其中，所述耦合阻抗、所述同步调相机和所述变压器通过STATCOM内部的虚拟节点连接，所述变压器与所述STATCOM的直流侧连接；
所述耦合阻抗，用于表示所述STATCOM内部的半导体元器件的传输损耗；
所述同步调相机，用于表示所述STATCOM向电网注入的无功功率；
所述变压器，用于表示所述STATCOM的直流侧和电网的电压变换，形成电磁环网；以及在二次侧接挂所述STATCOM内部的电力电子元器件的切换损耗。


2.如权利要求1所述的STATCOM电路模型，其特征在于，所述STATCOM电路模型以注入功率的形式与所述电网实现功率交换。


3.如权利要求2所述的STATCOM电路模型，其特征在于，所述STATCOM电路模型的有功功率和无功功率通过以下关系式建立得到；






其中，P为所述STATCOM电路模型的有功功率；Q为所述STATCOM电路模型的无功功率；Vi为所述STATCOM电路模型与电网相连的节点i处的电压值；Vj为所述耦合阻抗、同步调相机和变压器相连的虚拟节点j处的电压值；δij为...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓卓明，姚文峰，黄东启，洪潮，周保荣，郭知非，王彤，杨健，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，中国南方电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东;44