cr+fc型svc装置的研究

cr+fc型svc装置的研究

1控制算法+fc型svc的研究随着电气化路、电极压路、电炉等重负荷在电网中的比例增加，电动汽车的质量问题变得越来越重要。冲击性负荷会造成电网电压波动、闪变及无功功率的剧烈变化,若不加以限制、改善,会严重影响其他用户。TCR+FC型SVC能够抑制电网电压波动、闪变,并对无功功率进行迅速补偿,改善电能质量。多数TCR+FC型SVC运用基于瞬时无功理论算法对电网或负荷无功功率进行实时测量、计算,控制TCR触发角变化,进而实时改变SVC的无功功率,使系统无功功率保持基本不变,电压变化维持在允许范围内,从而改善电能质量。在SVC研究开发中,控制算法的选择与设计、主电路FC和TCR的参数确定最为重要。控制算法的优劣、FC和TCR参数选择是否合适,仅在装置实际投入运行时,才能得到充分验证。然而在实际装置上进行验证要承担很大的技术风险,且验证成本较高,即使进行低压情况下的算法验证,也要投资搭建试验平台,研究开发进度较慢。此处利用Matlab软件丰富的仿真功能,根据研究的10kVSVC装置,建立仿真模型,通过编制算法、给定FC和TCR的参数,迅速地进行仿真,并观察算法的优劣及参数的合适性。2fc7电路控制板图1示出10kVSVC总体示意图。电路分为主电路和主控制系统两部分,负载等效成星形。主电路由FC5,FC7和TCR组成。FC5,FC7为5次和7次固定电容滤波器,兼向电路提供容性无功功率。TCR向电路提供变化的感性无功功率。主控制系统是以TMS320F2812型DSP为核心器件的微计算机系统,通过测量系统相电压、TCR相电流及负载线电流,按给定的算法计算系统的无功功率,进而计算出SVC的补偿电纳,通过查表计算TCR晶闸管阀组的触发角。3负序补偿电纳根据CPSteinmetz平衡化原理,将补偿器分为两部分:(1)三相电纳平衡,在正序对称电压下仅产生正序电流,用来提供负荷所需的无功电流或维持系统电压,称作正序补偿器;(2)三相电纳不平衡,在正序对称电压下仅产生负序电流,用以抵消不平衡负荷引起的负序系统电流,称作负序补偿器。在测得系统相电压、负载线电流后,利用正序和负序Park变换,求得正序和负序瞬时无功功率,经过低通滤波后,获得基波正序和基波负序无功功率,进而求得补偿电纳,其公式为:式中:Bab,Bbc,Bca为各相间补偿电纳;U为系统相电压有效值;为负载的基波正序无功功率;为基波负序有功功率和无功功率。的计算式为:式中:I11为负载正序基波电流有效值;I21为负载负序基波电流有效值;φ11为负载正序基波电流初相角;φ21为负载负序基波电流初相角。TCR的等效电纳计算式为:式中:BTCR(ab),BTCR(bc),BTCR(ca)为TCR各相等效电纳;Bc为固定电容器相电纳。TCR随触发角变化的等效导纳为:采用TMS320F2812DSP时,通常利用查表法实现。上述算法中各量在编程时采用标幺值形式。4svc设备的模拟4.1-phase地层自主负载模拟系统的测量原理Matlab软件中有丰富的仿真功能,利用软件的各种模块,通过编程就可建立SVC仿真模型。Souce模块的功能是为整个模型提供三相工频电源。Souce_Reactive_PowerMeasure1的功能是测量系统的相电压、线电流、有功功率和无功功率等。Three-phase_Series_RLC_Load,Three-phaseBreaker1模块的主要功能是模拟负载工况。Load_ReactivePower_Measure模块的主要功能是运用瞬时无功原理测量计算负载的正序有功功率和无功功率、负序有功功率和无功功率、补偿电纳。B-calculate模块的主要功能是根据计算出的三相补偿电纳查表计算TCR的三相晶闸管阀组的触发角。Trigger模块的功能是按照三相晶闸管触发角生成TCR晶闸管阀的触发脉冲。TCR模块构建一个6脉冲TCR。FC模块的功能是向负载提供固定的容性无功功率,并滤除TCR产生的谐波。4.2tcr运行情况(1)平衡负载情况设定负载为三角形接法,有功功率为400kW,无功功率为感性400kvar。仿真参数与所研制的10kVSVC一致,其中FC参数为:5次滤波回路电容23.56μF,电感17.37mH,回路电阻239.39mΩ;7次滤波回路电容9.245μF,电感23.55mH,回路电阻540.23mΩ;TCR电抗器为每相两组166mH,总计333mH,电阻1115.5mΩ。FC、负载均在零时刻投入,TCR在40ms投入,观察TCR触发角变化过程,如图2a所示。可见,TCR在40ms投入后,α经过一个周期多一点的过渡时间达到稳定状态,系统的响应时间为半个周期。经过计算,触发角应为123.8°。仿真结果与此相符。(2)不平衡负载情况负载参数同上。TCR+FC负载在零时刻全投入,40ms断开B相,80ms再合上B相,观察α的变化过程,如图2b所示。可见,当负载不平衡时(仿真中为缺相),由于有负序电流的存在,三相补偿电纳不再相同,进而TCR的三相触发角也不再相同,TCR处于不平衡状态,以抵消负载不平衡给系统带来的影响。经过计算,α为128.3°,122.5°,108°。仿真结果与此相符。5高压自动补偿实验研制的10kVSVC装置应用在变频器试验站,用于对变频器试验时产生的无功功率进行补偿。在进行了低压测试试验和高压手动调节试验后,进行高压自动补偿实验。样机参数同仿真参数。通过高压自动补偿实验验证SVC的补偿性能,即是否能够完全准确迅速地将系统的无功功率补偿到最低值,功率因数达到0.95以上。采用先投入FC滤波器组,再投入TCR的方法验证自动补偿性能。试验结果如表1所示。结果显示,只要投入TCR,即迅速地将系统无功功率补偿到仅几十千乏,系统电流迅速减小,功率因数也提高到0.95以上。可见,该SVC能很好地实现无功功率的动态补偿。6变压器负载模拟