(۲‑۴)

-

که در آن α زاویه بین و می­باشد. پخش توان اکتیو با زاویه فاز بین شبکه و ولتاژ مبدل،کنترل می­ شود و پخش توان راکتیو به­وسیله­ اختلاف دامنه­های ولتاژ انجام می­ شود. مقدار بزرگ راکتانس x رفتار گذرای مدار را کم می­ کند، و در نتیجه کنترل مدار آسان­تر می­ شود و اعوجاج هارمونیکی شبکه را کاهش می­دهد.
انعطاف پذیری کلیدهای قدرت مانند IGBT در سوئیچینگ سریع، مشخصات کنترلی خوبی را ایجاد کرده که بر پایه تکنیک­های فضای برداری ولتاژ برای تهیه توابع کمکی ذیل انجام می­ شود:

متعادل کردن فاز (بوسیله تزریق جریان توالی منفی)
کاهش فلیکر (بوسیله پاسخ سریع مدارات کنترلی)
Active Filter (با بهره گرفتن از روش­های حوزه فرکانس یا زمان)
جبران­ساز استاتیکی سنکرون با یک منبع جریان متغیر مدل می­ شود که با کنترل دامنه ولتاژ خروجی مبدل می­توان مقدار جریان تزریقی به شبکه را به راحتی کنترل نمود. هنگام عملکرد STATCOM پارامترهای خط به طور دائم نظارت می­ شود و با مقدار سیگنال مطلوب مقایسه می­گردد. سپس مقدار ولتاژ و جریان لازم برای حذف اغتشاش ایجاد شده توسط بار، تولید می­گردد. بنابراین این دستگاه اجازه ورود اغتشاشات ایجاد شده توسط بار را به سیستم نمی­دهد. علاوه بر این STATCOM بدون استفاده از عناصر فیزیکی مولد یا جذب توان راکتیو نظیر خازن و راکتور می‌تواند به شبکه توان راکتیو تزریق و یا از آن جذب نماید. ناحیه کاری STATCOM ذاتا مستطیلی است که با مقادیر نامی جریان و ولتاژ محدود می­ شود. شکل(۲-۵) ناحیه کاری این دستگاه را نشان می­دهد. با توجه به محدوده­ کاری، STATCOM قادر است با تولید و جذب توان راکتیو در نقطه اتصال به شبکه، ولتاژ متغیر را ثابت نگه دارد. [۲۷] و [۲۹] و [۳۰].
شکل ۲‑۵- مشخصه ولتاژ – جریان STATCOM

شکل ۲-۶- ساختار پایه STATCOM ]2[
همانگونه که در شکل(۲-۶) دیده می‌شود اگر مبدل منبع ولتاژ فقط برای جبران سازی توان راکتیو به کار رود، منبع انرژی DC می‌تواند با یک خازن DC کوچک جایگزین شود. در صورتیکه توان تبادلی بین سیستم DC و AC فقط توان راکتیو باشد؛ مبدل خازن را شارژ کرده و در سطح ولتاژ مورد نیاز نگه می‌دارد. مبدل از سیستم AC مقداری توان اکتیو جذب و آن را به عنوان تلفات داخلی مصرف می‌کند و ولتاژ خازن را در سطح ولتاژ مورد نظر نگه می‌دارد. اگر ولتاژ تولیدی STATCOM از ولتاژ سیستم کمتر باشد، STATCOM به عنوان یک بار سلفی عمل نموده و توان راکتیو از سیستم جذب می‌کند. اگر STATCOM بخواهد به عنوان خازن موازی عمل کند و توان راکتیو به سیستم تزریق نماید، ولتاژ آن باید بیشتر از ولتاژ سیستم باشد. بر خلاف STATCOM، SVC جریان خروجی را می‌تواند مستقل از ولتاژ سیستم AC کنترل نماید. ]۲[
۲-۱-۲-۱-مهمترین کاربردهای STATCOM [1]
کنترل دینامیکی ولتاژ
بهبود پایداری ولتاژ
حذف نوسانات توان در شبکه انتقال
کنترل توان حقیقی و راکتیو
۲-۱-۲-۲- مزایای STATCOM ]3[
یک STATCOM در مقایسه با جبران کننده های تریستوری معمولی دارای چندین مزیت می‌باشد که می‌تواند توان راکتیو را در محدوده ولتاژ پایین تولید کرده و نیازی به تریستورهای کنترل شده نداشته باشد و همچنین هارمونیک های مرتبه پایین تر را نیز ارائه نمی دهد.
۲-۱-۲-۳- توان مصرفی در حضور STATCOM ]4[
وجود STATCOM در سیستم توزیع باعث افزایش مصرف سیستم می‌شود. زیرا STATCOM با تنظیم ولتاژ شین ها (که عمدتاً جبران افت ولتاژ) باعث می‌شود شین ها به ولتاژ نامی خود برسند و همچنین تجهیزات مرتبط با این شین ها با ولتاژ نامی و در نتیجه با توان نامی خود کار کنند. البته خود STATCOM نیز دارای توان مصرفی است که این دو امر در مجموع باعث افزایش توان مصرفی سیستم می‌شود. نتیجه در شکل (۲-۷) قابل مشاهده است.
شکل۲-۷- توان مصرفی در حضور STATCOM ]4[
۲-۱-۲-۴- تلفات در حضور STATCOM ]4[
استفاده از STATCOM در سیستم باعث کاهش تلفات کل سیستم می‌شود البته به کارگیری STATCOM در شین های مختلف باعث کاهش تلفات به اندازه ی مختلف می‌شود استفاده از STATCOM در شین هایی که ارتباط بیشتری با شین های مجاور دارند و همچنین شین هایی که دارای افت بیشتری هستند باعث عملکرد بهتر سیستم می‌شود. شکل(۲-۸)
شکل۲-۸- تلفات در حضور STATCOM ]4[
۲-۱-۲-۵- روش های کنترل STATCOM
روش های کنترلی STATCOM در بخش (۲-۲) به تفصیل شرح داده شده است.
۲-۱-۳- مقایسه STATCOM و SVC ]1[
SVC و STATCOM از لحاظ قابلیت عملکرد جبرانسازی بسیار به هم شبیه هستند، اما اصول عملکرد آن ها اساسا متفاوت است. STATCOM به عنوان یک منبع ولتاژ سنکرون عمل می‌کند، در حالیکه SVC به عنوان ادمیتانس راکتیو کنترل شده عمل می‌کند. این تفاوت باعث می‌شود STATCOM از مشخصات عملکرد بهتر و انعطاف پذیری بیشتری نسبت به SVC برخوردار باشد. شکل ( ۲-۹) مشخصه (I-V) SVC و TATCOMS را مقایسه می‌کند. همانطور که از شکل پیداست در محدوده عملکرد خطی مشخصه (I-V)، قابلیت عملکرد جبرانسازی SVC و STATCOM مشابه است.

شکل ۲-۹- مقایسه مشخصه (I-V) SVC و STATCOM
با در نظر گرفتن محدوده عملکرد غیر خطی، STATCOM قادر است جبران خروجی اش را در محدوده حداکثر جبرانسازی خازنی و سلفی به صورت مستقل از ولتاژ AC سیستم کنترل کند. در حالیکه حداکثر جریان جبرانسازی قابل حصول با بهره گرفتن از SVC به صورت خطی با ولتاژ سیستم کاهش می‌یابد. بنابراین در تامین ولتاژ تحت اغتشاشات بزرگ سیستم که در آن ها ولتاژ سیستم خارج از محدوده خطی است STATCOM بسیار موثرتر از SVC عمل می‌کند. قابلیت STATCOM در حفظ کامل جریان خروجی خازنی در شرایط ولتاژ پایین سیستم باعث می‌شود که STATCOM در حفظ پایداری گذرای سیستم کارامدتر باشد.
در مواقعی که نیاز به جبرانسازی توان اکتیو است، STATCOM قادر است با بهره گرفتن از پایانه DC خود توان را از یک منبع ذخیره انرژی (باطری، بانک خازنی و غیره) بگیرد و از پایانه AC خود آن را به شبکه تزریق کند. در حالیکه SVC این قابلیت را ندارد. پاسخی که STATCOM در حالت دینامیکی به تغییرات ولتاژ شبکه می‌دهد بسیار مناسب تر از دیگر جبران سازها مانند SVC می‌ باشد.
جدول ۲-۱- خلاصه ای از مهمترین تفاوت های SVC و STATCOM ]1[

SVC

STATCOM

ویژگی

امپدانسی با عملکرد مناسب در شرایط ولتاژ بالا

منبع جریان با عملکرد مناسب
در شرایط ولتاژ پایین