基本工作原理：6种运作模式

STATCOM属于并联型补偿装置，它的主拓扑结构是由全控型器件组成的换流器。目前使用的大容量STATCOM基本都采用电压源型逆变器，即逆变器的直流侧为并联电容器，因此也称为电压源型静止同步补偿器（VSC-STATCOM）。当其用于无功补偿时，利用逆变器产生与所连接电网频率相同的交流电压，通过改变输出的基频电压幅值和相位，产生向电网输出或从电网吸收的可控的无功功率^[1，12-15]。当逆变器直流侧并联储能装置时，STATCOM还可以进行有功功率控制。

图6-25为STATCOM与系统连接的单线图，接入点的系统电压，逆变输出的电压。STATCOM通过连接变压器与系统并联。

当忽略线路电阻和STATCOM的损耗时，STATCOM的输出电压与系统电压相位一致，逆变器的输出电流与系统电压相差90°，STAT-COM与系统之间只交换无功功率。由系统流向STATCOM的电流及无功功率Q为

图6-25 STATCOM连接单线图

当逆变器输出电压的幅值小于系统电压的幅值时，系统向STATCOM输出感性的无功功率，这时STATCOM成为电力系统的无功负荷；当逆变器输出电压的幅值大于系统电压的幅值时，系统向STATCOM输出容性的无功功率，即系统从STATCOM吸收感性的无功功率，此时STATCOM成为电力系统的无功电源。STATCOM的工作原理如图6-26所示。(www.xing528.com)

图6-26 STATCOM原理

根据瞬时无功功率理论，在理想条件下，STATCOM实际是通过交换三相交流系统各相之间的瞬时功率来提供所需要的无功功率。逆变器仅仅将三个连接端相互桥接起来，使得无功电流可以在各相之间任意流动。尽管无功功率是通过逆变器的开关动作产生，直流侧并联的电容作为整个装置的电压支撑并不为系统提供所需要的无功功率，它为整个装置提供了工作电压，并为电流的循环提供了路径。然而，实际逆变器的半导体开关是有功率损耗的，因此直流电容器中储存的能量会因为用来补偿STATCOM的内部损耗而逐渐消耗掉，从而导致电容器两端的电压下降。为此，可以通过调节STATCOM输出的电压相位来解决这一问题。当逆变器输出的基波电压的相位滞后于系统电压一个很小的角度时，系统就会向STATCOM输出有功能量来补偿装置的内部损耗，从而保持电容器两端的电压不变^[16]。

从某种意义上说，STATCOM类似于同步调相机，它们都通过调节串联电抗后的电压来控制装置输出或吸收无功功率。但是STATCOM的动作速度要比同步调相机快得多，而且没有旋转部分。其控制特性如图6-27所示。

与SVC相比较，STATCOM的无功电流输出不会过多地依赖于连接点的母线电压，而且从控制特性曲线可以看出，通过适当地选择装置的容量可以提高其在容性范围内的暂态过负荷能力，这意味着在相同容量下，STATCOM比SVC具有更好的动态电压支撑作用。

图6-27 STATCOM控制特性