SVC补偿算法及其改进

SVC补偿算法及其改进2.1SVC的基本结构和工作原理传统的无功功率动态补偿装置是同步调相机(SynchronousCondenser-SC),但因其损耗、噪声都较大，运行维护复杂，响应速度慢，随着电力电子技术的发展已被静止型无功补偿装置(StaticVarCompensato-SVC)所取代。静止无功补偿装置(SVC)这个词通常是专指使用晶闸管的静止无功补偿装置，包括晶闸管控制电抗器(ThyristorControlledReacto-TCR)和晶闸管投切电容(ThyristorSwitchedCapacitor-TSC),以及两者的混合装置(TCR+TSC),或者晶闸管控制电抗器与固定电容器(FixedCapacitor一FC)或机械投切电容器混合使用的装置(如TCR+FC,TCR+MSC等)。2・1・1TCR型SVC如图2-1所示，TCR的原理结构就是两个反并联晶闸管与一个电抗器相串联，三相通常采用三角形联结。将其投切于电网,相当于电感负载的交流调压电路结构。其中电抗器为储能元件，即吸收感性无功。通过调整触发延迟角改变系统等效电纳，从而调节补偿器的等效电抗，达到调节吸收感性无功的作用OTCR触发角a的变化范围为90。-180。，随着a从90。-180。变化，流过电感上的电流“从正波变为非正弦波，幅值逐渐减小，最后变成零。增大控制角，其效果是减少了电流中的基波分量，这相当于增大电抗器的感抗，减少其无功功率和电流。就电流的基波分量而言，可控硅控制电抗器是一个可控电纳，因而可用作静止补偿器。为导通角，电图2.1TCR的单相电路结构及伏安特性流的瞬时值由下式决定：

2.1)I (cosa-cos&t2.1)i斗XIR0式中U是电压有效值X是电抗器的基频电抗（以Q计）；a是触发延迟角（即控l制角），时间原点选定为电压朝正向变化的过零点。基频分量由傅里叶分析法求出，如下式所示：6—sin6I二 Ui 兀XL（2.2）I为基频电流的有效值，单位为安（A）。6为导通角，由下式与a相关联：16/、TOC\o"1-5"\h\za+二兀 （2.3）2可将式（2.2）写成：i二B（6） （2.4）lL式中BL（6）为可调节基频电纳，它由导通角按照下式所决定的规律来调节：

B（d）=6—Sin6UL 兀XL（2.5）B的最大值是1/X，当a=0或6=180。时，亦即可控硅控制器完全导电时出LL现；最小值为零，当a=0或6=180。时得到。这种控制原理称为相控。由于负荷通常为感性，因而TCR支路常与TSC,FC或MSC—起构成一个双向无功补偿装置。2.1.2TSC型SVC图2-2为TSC的原理结构及其伏安特性。由TSC的原理电路图可知，两个反并联晶闸管起将电容器并入电网或从电网断开的作用，而串联的小电感只是用来抑制电容器投入电网时可能造成的冲击电流OTSC实际上是断续可调的吸收容性无功功率的动态无功补偿器。从图2-2可知，其A,B,C为无功调节的三个等级，而所给出的电路原理结构图只为多组投切电容器中的一组。电容器分组的方法比较灵活，通常采用二进制方案。

图2.2TSC的单相原理图及伏安特性3三相负荷不平衡补偿算法三相不对称负荷的供电系统，在负荷接入点装设了具有三相不对称补偿功能的SVC装置。SVC补偿装置采用三角形接法，三相等值电纳分别为B、B二ab.c bc.c和B。设三相电源电压对称，则SVC各相补偿电流以及电源电流可以表示如下:ca.c图2.3补偿系统结构图2.6)2.7)2.6)2.7)对于上述三相电流应用对称分量法，可以得到相应的序分量表达式，其中零序分量为零。从序分量角度讲，SVC成为理想补偿器应满足下面两个条件：（1） 补偿后三相电源电流对称，即电源电流中不含有负序分量，从数学上讲则表现为：I=02s（2） 补偿后电源的正序无功功率为0，即电源电流正序分量的虚部为零，数学上则表现为：I[I]=0m 2s上式中，下标“1”代表正序分量，下标“2”代表负序分量。按照上述的两

个理想补偿条件，由公式(2.6),(2.7)则可以求出用负荷电流相量表示的补偿电纳沿二寺卩巾仇」+血(加柠)_血©臥丿]'粘= (2.8)%严777[Im(ff2J+Im(打)一Im(^J]此式是电纳补偿算法的基础，下面所述的几种具体补偿算法均由此式推演而来。3.a1因此，式(2.8)可以改写为：I(3.a1因此，式(2.8)可以改写为：I(*)表示A相电流的无功分量，它与A相电流瞬时值i。有如下关系：m2.9)2.10)这样，所需的补偿电纳可用三相电流的抽样值表示。抽样瞬间分别用u,ub

ucau过零变正的时刻。上式可以直接用作补偿器的控制基础。因为u,u,cab过零变正的时刻是以2兀ub

uc3.2基于平均功率的补偿算法考虑到三相电压对称，因为U=U，U=a2U，U=aU式(2.8)也可改a b c写为：由于下式关系：2.11)由于下式关系：2.11)2.12)以及相电压与线电压的的如下关系：2.13)2.13)因此式（2.11）最后变成:赊『二赊『二3価戸xy庶/丄也/-心.■回2.14)式（2.14）可以作为补偿控制器控制系统的基础，因为右边的所有数学运算可以用电子电路来完成，积分周期或平均周期都如上式取为一周，如果采用数字化的控制器，则后面的积分用求和表达式代替即可。其中N为一个积分周期内的采用点数；n为当前时刻；k为第k时刻。%=—££（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)在三相电压对称条件下，由公式（2.8）可得:U二莎［Im伉九” 収几）1氐二# 十Im©儿）-佃心/亦］盅严命［【诫/»M乞九）-血心①）］

2.16)令q=I[UI2.16)令q=I[UI*]，则式(2.16)可改写为:m若电压和电流为正弦