最早是在1986年由Virhayathil等人作为一种快速调节网络阻

1、晶闸管控制串联电容器,最早是在1986年由Virhayathil等人作为一种快速调节网络阻抗的方法提出来的。基本的、概念性的TCSC模块由一个容抗固定的电容器与一个晶闸管控制的电抗器并联而成。一个完整的TCSC系统往往是由几个这样的模块串联而成，并且还可以与传统的串联电容一起构成整个串联补偿系统以提高电力系统的性能。TCSC补偿方案的基本思路是通过改变晶闸管的触发角来调节并联支路的等效电感，进而达到控制TCSC等效阻抗的目的。TCSC的电路结构实际的TCSC模块结构图如图21所示，TCSC主要由四个元器件组成：电力电容器，旁路电感，两个反相并联大功率晶闸管。实际装置中还包括保护用的金属氧化物压

2、敏限压器，旁路断路器等。金属氧化物可变电阻器，本质上为一个非线性电阻器，跨接在串联电容器上，用以防止电容器上发生高的过电压。MOV不但能限制电容器上的电压，而且能使电容器保持接入状态，即使在故障情况下也是如此，从而有助于提高系统的暂态稳定性。跨接在电容器上的还有一个断路器，用以控制电容器是否接入线路。另外，在发生严重故障或设备工作不正常时，CB就将电容器旁路。实际的TCSC系统通常是由很多这样的TCSC模块级联组成，同时还包括一个固定的串联电容器，采用这个固定串联电容器的目的主要是为了使成本最小。由基本TCSC模块组成的一个概念性的TCSC系统如图2-2所示，不同的TCSC模块中电容器可以具有

3、不同的值，以提供较宽范围的电抗控制。与反并联的晶闸管相串联的电抗器被分为两半，以便在电抗器发生短路时能起到保护晶闸管的作用。TCSC的运行TCSC运行的基本原理和常规固定串补相比，可控串补增加了1个双向可控硅串联电抗器支路。可控硅在每半周波间歇导通1次，且导通角是可控的。在稳态情况下，该回路可以近似地看成是一个可调的电抗器，其电抗大小取决于可控硅的导通角和电抗器阻抗值。TCSC通过对触发脉冲的控制，改变晶闸管的触发角a，即可改变由其控制的电感支路中电流的大小，因而可以连续改变总的等效电抗，也即使线路的串补程度连续的变化。对于由电抗器和电容器组成的并联回路，其等效阻抗取决于两者的比值关系。对TC

4、SC功能的理解可以通过分析一个由固定电容器C和可变电抗器L相并联的电路的行为来获得，如图2-3所示。该并联电路的等效阻抗可以表达为：如果,则表示固定电容器FC的电抗值比与之并联的可变电抗器L的电抗值小：整个并联电路呈现为可变的容性电抗。并且这个电抗器的作用使得整个并联电路的等效容性电抗比FC本身的容性电抗值大.如果，则会产生谐振，导致一个无穷大的容性阻抗。如果0，则表示并联电路的等效电感值大于固定电抗器本身的值，这种情况对应于TCSC运行方式中的感性微调模式。当TCSC处于可变电容模式下时，随着可变电抗器感性电抗的增加，等效的容性电抗逐渐减小。等效容性电抗的最小值在感性电抗取无穷大时达到，也就

5、是当可变电抗器开路时达到，其值等于FC本身的电抗值。TCSC的运行模式TCSC通过对触发脉冲的控制改变晶闸管的触发角，连续改变总的等效电抗。本质上TCSC模块有三种基本运行模式：全关断模式、旁路模式和微调模式。如图24所示。1 全关断模式也称为闭锁模式，在这种模式下，晶闸管门极没有触发信号，晶闸管开关一直不导通，触发角a=180，TCSC模块就退化为固定的串联电容器，并且TCSC的净电抗是容性的。2 旁路模式，在这种模式下晶闸管门极连续触发，晶闸管被控制成全导通，导通角为180。TCSC模块相当于一个电容器与电感器的并联电路，由于所选择的电抗器电纳要比电容器电纳大，模块的等效电抗是感性的。3

6、微调模式，在这种模式下晶闸管门极触发信号采用相控，晶闸管开关处于部分导通状态，触发角在90a180范围内。整个模块性质取决于晶闸管导通程度，既可以呈现为连续可控的容性电抗，也可以呈现为连续可控的感性电抗，这可以通过在适当范围内改变晶闸管对的触发角来实现。但是，由于在两种模式之间存在一个谐振区，所以单模块的TCSC无法实现从容性模式到感性模式的平滑过渡。如果TCSC装置采用图2-2所示的多模块连接方式时，感性调节模式和容性调节模式相互配合，可以使整套TCSC装置获得较大范围的连续可调特性。TCSC的微调模式包括两种形式：感性微调模式和容性微调模式。容性微调模式，这种模式下触发角的调节范围为,为谐

7、振角。TCR支路的电流方向与电容器电流的方向相反，在TCSC上形成一个循环电流，这个循环电流提高了固定电容器上的电压，对应同样的线路电流，其效果就是增大了等效的容性电抗并提高了串联补偿度。当a从180减小到时，循环电流不断增大，当时，TCSC容许的电抗最大值典型情况下为基频电容器电抗值的2.5到3倍。TCSC通常运行于该模式。感性微调模式，这种模式下，触发角的调节范围为 , 为谐振角。在TCSC的电感支路和电容支路内形成的循环电流方向与容性模式下相反，TCSC呈现为纯电感性的阻抗。TCSC的稳态基频阻抗特性TCSC在电力系统中能起到上述控制作用，主要是通过迅速改变其基频等效阻抗的大小和性质来实现的。此处所述基频等效阻抗是指由电容器和可控电抗器所组成的TCSC电路在电力系统中工作时，对应于f=50Hz时的基频下的等效阻抗。TCSC的稳态基频等效阻抗表达式式2-2所示如果将TCSC的净电抗以Xc为基准值化为标幺值，记为TCSC的标幺电抗值以随发角a而变化的特性如图2-5所示：正常情况下， TCSC运行于微调控制模式， TCSC表现为容性阻抗特征。只要电流不足够大导致MOV触发，TCSC的基频阻抗将只与触发角a有关，而与通过的电流无关。SPWM 脉宽调制是利用相当于基波分量的信号波对三角载波进行调制，达到调节输出脉冲宽度的一种方法。而从FACTS元件所追求的输出效果来看，都是要求输出信