静止同步补偿器（StaticSynchronousCompensator，STATCOM）是一种基于大功率换流器技术的静止无功补偿装置，是FACTS技术领域的重要设备之一。静止同步并联补偿器以电压源换流器为基础，在系统中等效为一个可调的电压或电流源，通过控制其电压或电流的幅值和相位来达到改变向电网输送无功功率大小的目的。静止同步并联补偿器在系统中可以起到控制电网无功功率潮流、调节和稳定系统电压及增加系统振荡阻尼的作用。与静止无功补偿器相比，静止同步并联补偿器拥有调节速度更快、调节范围更广、欠压条件下的无功调节能力更强等优点，同时谐波含量和占地面积都大大减小。

目前静止同步并联补偿装置都采用电压源换流器技术，其直流侧采用直流电容器作为储能元件，并联变换器通过变压器连接到电网中，通过并联变换器的开关器件将直流侧电压转换成交流侧与电网同频率的输出电压。适当调节并联变换器交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接控制其交流侧的电流，就可以吸收或发送满足电网要求的无功电流，实现对电网的动态无功补偿。当只考虑基波分量时，静止同步并联补偿器可以看成一个与电网同频率的交流电压源通过变压器连接到电网上。图2-14为静止同步并联补偿器的基本结构示意图。

图2-1晶闸管阀闭锁前后的典型电压、电流波形图

图2-14STATCOM基本结构示意图

图2-15STATCOM等效原理图

静止同步补偿器是并联的无功补偿装置，在运行时相当于一个电压的相位和幅值均可调的三相交流电源，通过控制电力电子系统的特定参数可以改变，发出或者吸收无功。静止同步并联补偿器以基于电力电子器件构成的电压源型逆变器为核心。图2-15为静止同步并联补偿器的等效原理图，图中Us为系统电压，Uc为逆变器输出的工频交流电压，两个电抗器Xs和Xc分别表示系统阻抗和静止同步并联补偿器与系统之间的连接电抗器或变压器漏抗。静止同步并联补偿器和系统之间的无功交换可以通过改变逆变器三相输出电压Uc的幅值实现。

经过适当的闭环控制，使逆变电压Uc与系统电压Us同相位，那么电流I将是一个纯无功电流，表达式如下

而改变逆变电压Uc的幅值，就可以改变电流I的性质：

（1）当逆变器输出电压幅值增大超过系统母线电压，即Uc＞Us时，静止同步并联补偿器相当于系统的容性负载，发出感性无功送给系统，见图2-16（a）；

（2）当逆变器输出电压幅值减小低于系统母线电压，即Uc＜Us时，静止同步并联补偿器相当于系统的感性负载，从系统吸收感性无功，见图2-16（b）；

（）如果逆变器输出电压等于系统交流电压，逆变器既不吸收无功也不发出无功，无功交换为零。

图2-16无功交换原理（a）Uc＞Us，发出无功；（b）Uc＜Us，吸收无功

图2-17中对静止无功补偿器（含TCR和TSC混合型）与静止同步并联补偿器的静态特性进行了比较。静止无功补偿器的电流将随着系统电压的降低而成比例地减小，而静止同步并联补偿器的工作原理决定了无论交流系统电压为多少，它都可以在其最大的容性或感性范围内独立控制其输出电流，即便系统母线电压降得很低，它仍可以提供额定的容性无功功率。静止同步并联补偿器调节无功的能力不会受到系统电压的影响，这一点明显优于静止无功补偿器。这个能力对于在故障中或故障后由静止同步并联补偿器提供电压支撑是很有用的，而且当静止同步并联补偿器运行在容性或感性无功电流下时，都可以得到同样的额定电流，使它的动态补偿范围可达到其额定容量的2倍，也使设计更为紧凑。

静止同步并联补偿器的典型运行特性如图2-18所示。从图中可看出，静止同步并联补偿器的输出端可独立地发出或吸收可控的无功功率，在线性控制区域外仍能提供额定的无功电流，而不受交流系统电压的影响。即当系统遭受一个严重的暂态扰动，电压大幅度下降时，静止同步并联补偿器仍能提供恒定的无功电流。

图2-18还表明，不管在容性区还是在感性区，静止同步并联补偿器都具有较大的暂态容量。在容性运行区，可以达到的暂态过电流由电压源换流器中可关断器件的最大电流关断能力来决定；而在感性区，可关断器件是自然换相的。因此，静止同步并联补偿器的暂态过电流能力主要受电力电子器件的最大结温限制。

图2-17SVC与STATCOM静态特性比较

图2-18STATCOM的运行特性

实际运行时，考虑到直流电容器、电力电子器件、连接变压器或电抗器的损耗，静止同步并联补偿器存在一定的等效内阻抗。将这部分阻抗与系统阻抗合并为　R　+　jX，则静止同步并联补偿器的工作状况可以用图2-19所示的相量图来描述，其中

图2-19VSC输出电压与系统母线电压的相量关系

对照图2-16与图2-19可见，考虑了静止同步并联补偿器的损耗后，其运行特性与理想情况有一定差别。此时，静止同步并联补偿器向系统注入的有功功率、无功功率分别为　VSC输出电压与系统母线电压的相量关系

由式（2-1）可见，静止同步并联补偿器总是从系统吸收有功功率，而向系统注入的无功功率仅依赖于系统电压与静止同步并联补偿器输出电压之间的夹角δ。通过调节δ，可以得到大范围的无功输出响应。