SVC補償算法及其改進

SVC補償算法及其改進2.1SVC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理傳統(tǒng)的無功功率動態(tài)補償裝置是同步調(diào)相機(SynchronousCondenser-SC),但因其損耗、噪聲都較大，運行維護復(fù)雜，響應(yīng)速度慢，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展已被靜止型無功補償裝置(StaticVarCompensato-SVC)所取代。靜止無功補償裝置(SVC)這個詞通常是專指使用晶閘管的靜止無功補償裝置，包括晶閘管控制電抗器(ThyristorControlledReacto-TCR)和晶閘管投切電容(ThyristorSwitchedCapacitor-TSC),以及兩者的混合裝置(TCR+TSC),或者晶閘管控制電抗器與固定電容器(FixedCapacitor一FC)或機械投切電容器混合使用的裝置(如TCR+FC,TCR+MSC等)。2?1?1TCR型SVC如圖2-1所示，TCR的原理結(jié)構(gòu)就是兩個反并聯(lián)晶閘管與一個電抗器相串聯(lián)，三相通常采用三角形聯(lián)結(jié)。將其投切于電網(wǎng),相當(dāng)于電感負(fù)載的交流調(diào)壓電路結(jié)構(gòu)。其中電抗器為儲能元件，即吸收感性無功。通過調(diào)整觸發(fā)延遲角改變系統(tǒng)等效電納，從而調(diào)節(jié)補償器的等效電抗，達到調(diào)節(jié)吸收感性無功的作用OTCR觸發(fā)角a的變化范圍為90。-180。，隨著a從90。-180。變化，流過電感上的電流“從正波變?yōu)榉钦也?，幅值逐漸減小，最后變成零。增大控制角，其效果是減少了電流中的基波分量，這相當(dāng)于增大電抗器的感抗，減少其無功功率和電流。就電流的基波分量而言，可控硅控制電抗器是一個可控電納，因而可用作靜止補償器。為導(dǎo)通角，電圖2.1TCR的單相電路結(jié)構(gòu)及伏安特性流的瞬時值由下式?jīng)Q定：

2.1)I (cosa-cos&t2.1)i斗XIR0式中U是電壓有效值X是電抗器的基頻電抗（以Q計）；a是觸發(fā)延遲角（即控l制角），時間原點選定為電壓朝正向變化的過零點?；l分量由傅里葉分析法求出，如下式所示：6—sin6I二 Ui 兀XL（2.2）I為基頻電流的有效值，單位為安（A）。6為導(dǎo)通角，由下式與a相關(guān)聯(lián)：16/、TOC\o"1-5"\h\za+二兀 （2.3）2可將式（2.2）寫成：i二B（6） （2.4）lL式中BL（6）為可調(diào)節(jié)基頻電納，它由導(dǎo)通角按照下式所決定的規(guī)律來調(diào)節(jié)：

B（d）=6—Sin6UL 兀XL（2.5）B的最大值是1/X，當(dāng)a=0或6=180。時，亦即可控硅控制器完全導(dǎo)電時出LL現(xiàn)；最小值為零，當(dāng)a=0或6=180。時得到。這種控制原理稱為相控。由于負(fù)荷通常為感性，因而TCR支路常與TSC,FC或MSC—起構(gòu)成一個雙向無功補償裝置。2.1.2TSC型SVC圖2-2為TSC的原理結(jié)構(gòu)及其伏安特性。由TSC的原理電路圖可知，兩個反并聯(lián)晶閘管起將電容器并入電網(wǎng)或從電網(wǎng)斷開的作用，而串聯(lián)的小電感只是用來抑制電容器投入電網(wǎng)時可能造成的沖擊電流OTSC實際上是斷續(xù)可調(diào)的吸收容性無功功率的動態(tài)無功補償器。從圖2-2可知，其A,B,C為無功調(diào)節(jié)的三個等級，而所給出的電路原理結(jié)構(gòu)圖只為多組投切電容器中的一組。電容器分組的方法比較靈活，通常采用二進制方案。

圖2.2TSC的單相原理圖及伏安特性3三相負(fù)荷不平衡補償算法三相不對稱負(fù)荷的供電系統(tǒng)，在負(fù)荷接入點裝設(shè)了具有三相不對稱補償功能的SVC裝置。SVC補償裝置采用三角形接法，三相等值電納分別為B、B二ab.c bc.c和B。設(shè)三相電源電壓對稱，則SVC各相補償電流以及電源電流可以表示如下:ca.c圖2.3補償系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.6)2.7)2.6)2.7)對于上述三相電流應(yīng)用對稱分量法，可以得到相應(yīng)的序分量表達式，其中零序分量為零。從序分量角度講，SVC成為理想補償器應(yīng)滿足下面兩個條件：（1） 補償后三相電源電流對稱，即電源電流中不含有負(fù)序分量，從數(shù)學(xué)上講則表現(xiàn)為：I=02s（2） 補償后電源的正序無功功率為0，即電源電流正序分量的虛部為零，數(shù)學(xué)上則表現(xiàn)為：I[I]=0m 2s上式中，下標(biāo)“1”代表正序分量，下標(biāo)“2”代表負(fù)序分量。按照上述的兩

個理想補償條件，由公式(2.6),(2.7)則可以求出用負(fù)荷電流相量表示的補償電納沿二寺卩巾仇」+血(加檸)_血?臥丿]'粘= (2.8)%嚴(yán)777[Im(ff2J+Im(打)一Im(^J]此式是電納補償算法的基礎(chǔ)，下面所述的幾種具體補償算法均由此式推演而來。3.a1因此，式(2.8)可以改寫為：I(3.a1因此，式(2.8)可以改寫為：I(*)表示A相電流的無功分量，它與A相電流瞬時值i。有如下關(guān)系：m2.9)2.10)這樣，所需的補償電納可用三相電流的抽樣值表示。抽樣瞬間分別用u,ub

ucau過零變正的時刻。上式可以直接用作補償器的控制基礎(chǔ)。因為u,u,cab過零變正的時刻是以2兀ub

uc3.2基于平均功率的補償算法考慮到三相電壓對稱，因為U=U，U=a2U，U=aU式(2.8)也可改a b c寫為：由于下式關(guān)系：2.11)由于下式關(guān)系：2.11)2.12)以及相電壓與線電壓的的如下關(guān)系：2.13)2.13)因此式（2.11）最后變成:賒『二賒『二3価戸xy庶/丄也/-心.■回2.14)式（2.14）可以作為補償控制器控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，因為右邊的所有數(shù)學(xué)運算可以用電子電路來完成，積分周期或平均周期都如上式取為一周，如果采用數(shù)字化的控制器，則后面的積分用求和表達式代替即可。其中N為一個積分周期內(nèi)的采用點數(shù)；n為當(dāng)前時刻；k為第k時刻。%=—￡￡（心町以的+%?hiW-曲）?i他）妙和（町十如?“的一％的心⑷）2.15)妙和（町十如?“的一％的心⑷）2.15)在三相電壓對稱條件下，由公式（2.8）可得:U二莎［Im伉九” 収幾）1氐二# 十Im?兒）-佃心/亦］盅嚴(yán)命［【誡/?M乞九）-血心①）］

2.16)令q=I[UI2.16)令q=I[UI*]，則式(2.16)可改寫為:m若電壓和電流為正弦