TCR+FC型SVC原理及应用讲解学习

TCR+FC型SVC原理及应用

1 引言

随着国民经济的发展和现代化技术的进步，电力网负荷急剧增大，对电网感性无功要求也与日惧增。特别是如可逆式大型轧钢机、炼钢电弧炉等冲击负荷、非线性负荷容量的不断增加，加上普遍应用的电力电子和微电技术，使得电力网发生电压波形畸变，电压波动闪变和三相不平衡等，产生电能质量降低，电网功率因数降低，网络损耗增加等不良影响。近年发展起来的静止型无功补偿装置(static var compensator，下简称svc)是一种快速调节无功功率的装置，已成功的应于冶金、采矿和电气化铁路等冲击性负荷的补偿上。而晶闸管控制电抗器型(称tcr 型)svc用晶闸管控制线性电抗器实现较快、连续的无功功率调节，由于它具有反应时间快(5~20ms)，运行可靠，无级补偿、分相调节，能平衡有功，适用范围广和价格便宜等优点。tcr装置还能实现分相控制，有较好的抑制不对称负荷的能力，因而其应用最广。尤其是在冶金行业中，使用例子也最多。

2 tcr+fc型svc系统的组成及控制原理

2.1 系统组成

tcr+fc型svc系统的组成如图1所示，一般由tcr、滤波器(fc)及控制系统组成。通过控制与电抗器串联的两个反并联晶闸的导通角，既可以向系统输送感性无功电流，又可以向系统输送容性无功电流。该补偿器响应时间快(小于半周波)，灵活性大，而且可以连续调节无功输出，缺点是产生谐波，但加上滤波装置则可以克服。

图1 tcr+fc型svc系统的组成

2.2 可调控电抗器相(tcr)产生连续变化感性无功的基本原理

如图2(a)所示，u为交流电压。th1、th2为两个反并联晶闸管，控制这两个晶闸管在一定范围内导通，则可控制电抗器流过的电流i，i和u的基本波形如图2(b)所示。

图2 可调控电抗器相(tcr)产生连续变化感性无功的基本原理

α为th1和th2的触发角，则有

i=(cosα-cosωt)

i的基波电流有效值为:

i=(2π-2α+sin2α)

式中:v为相电压有效值;

ωl为电抗器的基波电抗(ω)。

因此，可以通过控制电抗器l上串联的两只反并联晶闸管的触发角α来控制电抗器吸收的无功功率的值。

2.3 恒无功控制、保证功率因数及电压波动

控制系统的基本组成如图3所示。svc连接到系统中，电容器提供固定容性无功功率qc，通过具有完好线性特征的补偿电抗器的电流决定了从补偿电抗器输出的感性无功值qtcr，感性无功与容性无功相抵消，只要qn(系统)=q v(负载)-qc+qtcr=恒定值(或0)，功率因数就能保持恒定，电压几乎不波动。

图3 控制系统的基本组成

最重要的是精确控制晶闸管触发，获得所需的电抗器的电流。根据采集的进线电流及母线电压经乘法器后得出要补偿的无功功率，计算机发出触发脉冲，光纤传输到脉冲放大单元，经放大后触发晶闸管，得到所补偿的无功功率。

2.4 无源滤波器(fc)

无源滤波器(filter compensatior，简称fc)，是现阶段最常见、最实用、也是有效的抑制高次谐波的措施。由电容器、电抗器，有时还包括电阻等无源元件组成。其基本原理是利用电路谐振的特点，对某次谐波或以上谐波形成