晶閘管控制電抗器(TCR)型SVC

1、SVC補(bǔ)償原理圖 QL t Qc QR QR+QC t SVC控制原理 Q QR R 由由TCRTCR提供的無功功率；提供的無功功率； Q QC C由由FCFC提供的無功功率；提供的無功功率； Q QL L負(fù)荷需要的無功功率；負(fù)荷需要的無功功率； Q QN N由母線提供的無功功率；由母線提供的無功功率； 當(dāng)無功為正是表示感性無功，為負(fù)時(shí)表示容性無功。當(dāng)無功為正是表示感性無功，為負(fù)時(shí)表示容性無功。 QN=QR+QC+QL t t t t 晶閘管控制電抗器晶閘管控制電抗器(TCR)(TCR)原理原理 TCR TCR單相接線圖單相接線圖 TCRTCR系統(tǒng)接線圖系統(tǒng)接線圖 晶閘管控制電抗器(TCR)工

2、作原理 通過控制晶閘管的觸發(fā)角， 改變晶閘管的導(dǎo)通角 得到不同的電流(圖中紅色波形) 藍(lán)色波形為其基波分量 控制TCR發(fā)出不同的無功功率， 達(dá)到維持電網(wǎng)總的無功功率 穩(wěn)定的目的。 發(fā)出控制信號及觸發(fā)脈沖發(fā)出控制信號及觸發(fā)脈沖 改變回路導(dǎo)納，從而改變回路導(dǎo)納，從而 改變感性無功改變感性無功 SVCSVC動態(tài)回路動態(tài)回路(TCR)(TCR)工作過程工作過程 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 晶閘管閥組 TCRTCR電抗器電抗器 SVCSVC組成組成 濾波器(FC) 晶閘管控制 電抗器(TCR) l 提供固定容性無功，濾除諧波電流 l 提供大小可調(diào)的感性無功 l 控制TCR發(fā)出感性無功大小全數(shù)字控制 系統(tǒng) 靜止型動

3、態(tài)無功補(bǔ)償器（靜止型動態(tài)無功補(bǔ)償器（SVCSVC）的構(gòu)成）的構(gòu)成 濾波電抗器 濾波電容器 差流互感器 相控電抗器閥組室 現(xiàn)場平面圖 為供電系統(tǒng)提供連續(xù)的無功功率，恒定的功率因數(shù)，無“過補(bǔ)”,“欠補(bǔ)” 現(xiàn)象 消除諧波，減少諧波電流對電網(wǎng)及設(shè)備的損害 響應(yīng)速度快,可抑制電壓波動及閃變，穩(wěn)定電壓 消除電壓三相不平衡度 治理負(fù)序電流 SVCSVC優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) SVC是TCR與FC的結(jié)合,因此兼具二者的優(yōu)點(diǎn),二者的結(jié)合又 使彼此的缺陷得到彌補(bǔ)，形成了最理想的電能治理設(shè)備 TCR原理原理 n如圖 1 所示，基本的單相 TCR 由反并聯(lián)的一 對晶閘管 nT1、T2 與一個(gè)線性的空心電抗器串聯(lián)組成。 反并聯(lián)的一對

4、晶 n閘管就像一個(gè)雙向開關(guān)，T1 在供電電壓 Vs 的正半波導(dǎo)通，T2 n在供電電壓 Vs 的負(fù)半波導(dǎo)通。TCR 的觸發(fā)角 可控范圍是 n90- 180，但是當(dāng) Vs 并非是純正的正弦 波時(shí)，觸發(fā)角的可 n控范圍應(yīng)為 105- 165，以防止觸發(fā)失敗。 如圖 2 所示，TCR n中的電流呈非連續(xù)脈沖形式，對稱分布于正半 波和負(fù)半波。圖 n2 中實(shí)線為 TCR 的電壓，虛線為 TCR 的電流。 通過調(diào)節(jié) TCR n的觸發(fā)角 ，可以連續(xù)的調(diào)節(jié) TCR 輸出的基 波電流，從而改 n變 TCR 輸出的無功功率。 TCR的特性的特性 n如圖 1 所示，設(shè)電源電壓的表達(dá)式為： nVs=Vsint （1）

5、n其中 V是所加電壓的峰值； 是角頻率。則 TCR 的電流可用如下微分方程描述： n由邊界條件 （it=）=0，解式（2）可得： n利用傅立葉級數(shù)將式（3）分解，可以求得 TCR 基波電流幅值為： n也可以將 TCR 等效為一個(gè)可控電納，由式（4） 可以求出其表達(dá)式為： n如圖 3 所示為 TCR 電納 B nTCR n的控制特性，通過 改變 TCR n的相控角 就可以 改變 TCR 的等效 電納。因?yàn)樗拥?交流電 n是恒定的，所以 TCR 發(fā)出的感性無 功功率就可以由 來控 n制。 n三相TCR及其諧波 n如圖 5 所示，三相 TCR 一般由三個(gè)單相 TCR 按三角形連接而成，組成 6 脈

6、波三相 TCR。在實(shí)際 6 脈波三相 TCR 電路中，電 抗器往往被拆成兩半，分別放置在反并聯(lián) 的晶閘管兩端，以防止當(dāng)電抗器的兩端發(fā) 生短路時(shí)，整個(gè)交流電壓加到晶閘管兩端， 而導(dǎo)致其損壞。 n圖 6 還給出了三相 TCR 的線電流波形，如 果三相電壓是 n平衡的，三個(gè)電抗器是相同的，而且所有 的晶閘管是對稱觸發(fā) n的，即每相的觸發(fā)角相同，那么在正半波 和負(fù)半波就會出現(xiàn)對 n稱的電流脈沖，因而只產(chǎn)生奇次諧波，并 且三次及三的倍數(shù)次 n諧波構(gòu)成的零序系統(tǒng)，由于其相位相同， 而阻止了三次及三的 n倍數(shù)次諧波流入輸電線路。 n利用傅立葉級數(shù)分解，可以由式（3）得出單相 TCR 的各次諧波， n其中 0/2。由于三相 TCR 的三次諧波相互 抵消， n所以，三相 TCR 的線電流中不含三次及三的倍數(shù) 次諧波。另 n外，不管是對線電流還是對相電流，諧波電流占 基波電流的百 n分比都是