晶闸管控制电抗器电路的谐波和稳定性分析
晶闸管相控整流电路
电源故障
输入电源缺相、电压过高或过 低，影响整流电路的正常运行
。
பைடு நூலகம்
故障诊断方法与步骤
外观检查
观察整流电路的外观，检查是否有明显的烧 毁、断裂等故障现象。
电阻测量
使用万用表测量整流电路中各元件的电阻值， 判断是否正常。
电压测量
测量整流电路的输入和输出电压，判断是否 在正常范围内。
的电压和电流。
电路优化方法
降低损耗 选择低阻抗的元件，以减小电路的导通电阻和漏电流。 采用合理的散热设计，确保元件温度不超过额定范围。
电路优化方法
提高效率
1
2
优化电路布局，减小线路损耗。
3
选择适当的触发延迟角，以平衡输出电压和电流， 提高转换效率。
电路优化方法
01
增强稳定性
02
加入适当的反馈控制，如电压反馈或电流反馈，以提高电 路的稳定性。
稳定性
确保电路在各种工况下都能稳定运行 。
设计原则与步骤
• 可靠性：选用可靠的元件，确保电路的长 期稳定运行。
设计原则与步骤
1. 明确设计要求
确定输出电压、电流的规格以及电路 的效率要求。
2. 选择合适的元件
根据设计要求选择合适的晶闸管、二 极管、电容、电感等元件。
设计原则与步骤
3. 设计主电路
03
优化元件参数匹配，减小参数失配对电路稳定性的影响。
06
晶闸管相控整流电路的 故障诊断与维护
常见故障类型与原因
晶闸管损坏
由于电流过大、电压过高或散 热不良等原因，导致晶闸管烧
毁或击穿。
触发电路故障
TCR 型 SVC 无功补偿装置仿真分析
TCR 型 SVC 无功补偿装置仿真分析发表时间：2020-05-22T03:33:09.166Z 来源：《现代电信科技》2020年第2期作者：王蕾[导读] 晶闸管控制电抗器（TCR）型静止无功补偿器由于在补偿负荷无功功率的同时，兼具平衡三相负荷和抑制电压波动与闪变的能力，近年来成为无功补偿领域的研究热点。
本文主要分析了TCR 的基本结构和工作原理，重点分析了TCR 的补偿特性、谐波特性和谐波抑制方法，利用Matlab建立了TCR的三相模型，分析了晶闸管控制角、触发脉冲与基波电流的关系。
王蕾（长飞光纤光缆股份有限公司湖北省武汉市 430074）摘要：晶闸管控制电抗器（TCR）型静止无功补偿器由于在补偿负荷无功功率的同时，兼具平衡三相负荷和抑制电压波动与闪变的能力，近年来成为无功补偿领域的研究热点。
本文主要分析了TCR 的基本结构和工作原理，重点分析了TCR 的补偿特性、谐波特性和谐波抑制方法，利用Matlab建立了TCR的三相模型，分析了晶闸管控制角、触发脉冲与基波电流的关系。
关键词：晶闸管控制电抗器；静止无功补偿装置；无功补偿Analysis for Simulation of TCR Static Var CompensatorWang Lei（Yangtze Optical Fibre and Cable Joint Stock Limited Company，Wuhan，Hubei，430074） ABSTRACT：Thyristor controlled reactor（TCR）has gained great attention in the research of reactive compensation for its ability to compensate the reactive power of the load，balance three phase loads，and restrain the fluctuation and flick of the voltage. This paper analyzes the basic structure and the operating principle of TCR，and then focus on the analyses of the compensation characteristic，harmonic characteristic and the methods to suppress them. A three-phase model of TCR is established by Matlab. The relations among the thyristor control angle，trigger pulse and the fundamental current are analyzed which verifies the conclusion of theoretical analysis. KEY WORDS：thyristor controlled reactor，static var compensator，reactive power compensation1引言随着时代的变迁，现代电力系统中诸如半导体整流器、晶闸管调压及变频调整装置、电气化铁路和家用电器等负荷迅速发展起来，其非线性、冲击性以及不平衡的用电特性，会使电网的电压和电流波形畸变、功率因数降低、电能损耗增大，甚至引起系统频率波动等，对供电电能质量造成严重的干扰或“污染”[1]。
电动汽车充电站谐波治理方案
电动汽车充电站谐波治理方案摘要：随着新能源汽车的发展，电动汽车充电站也在逐渐增多，而电动汽车充电站在为用户提供电能的同时，也会产生大量谐波污染。
因此，为保障用户的用电安全、降低谐波对电网的影响，对电动汽车充电站谐波治理是非常必要的。
基于此，本文就电动汽车充电站谐波治理方案展开分析，旨在为相关工作人员提供借鉴参考。
关键词：电动汽车；充电桩；谐波治理引言：电动汽车充电站是电动汽车的充电基础设施，充电站内包含大量的充电桩，当电网发生三相不平衡、谐波、冲击性负荷等问题时，容易造成谐波的传播，产生高次谐波的问题。
由于电动汽车充电站内使用大量的大功率和高次谐波电能，以及电动汽车充电站内用电设备和充电机等都属于非线性负载，易引起谐波污染，严重时会造成电网的谐波污染，影响供电系统和用电设备的正常运行。
1电动汽车充电桩谐波治理的意义要想实现电动汽车的大范围普及，就必须要建设数量庞大的电动汽车充电站，而充电站的核心设备充电机是一种非线性负荷，也就是由整流器和功率变换器等构成的电力电子装置。
充电站在正常工作时，会在与其相连的并网端口处生成大量的高次谐波，这些高次谐波会流入到配电网中，引起电压波形失真，导致电力系统的功率因子下降，对城市电网带来谐波污染等。
为此，对充电机在充电时产生的谐波进行分析，制定科学合理的谐波治理方案，这对于有效地控制和治理电动汽车充电站谐波污染，保证配电网的供电质量等都有着十分重大的意义。
2谐波源分析从电动汽车充电站谐波来源来看，主要包括：①交流电源供电部分，如变压器、整流器、逆变器等；②直流侧电池充电部分，如逆变器、蓄电池、充电控制器、充电机等。
从谐波源的影响来看，主要包括：①谐波电流放大影响系统设备；②谐波电流增大会使电网损耗增加；③谐波电流增大影响系统运行效率。
3谐波治理目的谐波对电力系统的危害，主要表现在以下几个方面：①增加谐波源设备的额外损耗。
谐波会使发电机、变压器、电容器等电力设备发热，从而增加额外损耗。
晶闸管控制电抗器TCR的仿真分析与设计
CNKI数据库、维普、万方等信息库的相关文献；
MATLAB丛书.
PWM整流器、电力系统动态补偿及变频器有源前端相关专著。
毕 业 设 计 任 务 书
题目
基于SVPWM的电压型可逆整流器的研究
类型
科研
毕业设计时间
2005-2006学年度第二学期
2006年3月1日至2006年6月20日
指导教师
张晓
2006年3月1日至2006年6月20日
指导教师
张晓
教师联系电话
3995557
学生人数
1
毕业设计内容及要求：
1．了解有关变频器的基本知识，学习交直交变频器的相关知识。
2．学习MATLAB软件在控制、电力系统应用的相关知识，特别是学习SIMULINK\simpowersystems工具箱的使用方法。
3．学习单相交流-直流-三相交流模式变频器主回路的计算方法，理解其控制目标和常用实现方法。选择至少一种基于PWM的逆变波形生成方法及系统控制策略，仿真并分析其性能。
3．学习TSC主回路的计算方法。仿真基本的单相TSC系统，绘制电压-电流特性曲线；仿真比较至少2种三相TSC拓扑形式，绘制电压-电流特性曲线。选择一种三相TSC拓扑，确定TSC的投切时刻，给出一种系统控制方式，仿真分析其性能。
4．给出一套完整的TSC系统工程方案，分析系统的补偿性能。
参考资料：
CNKI数据库、维普、万方等信息库的相关文献；
4．了解其他PWM生成及系统控制方案，展望基于交直交变频器的发展及应用前景。
参考资料：
CNKI数据库、维普、万方等信息库的相关文献；
MATLAB丛书.
变频器相关专著。
毕 业 设 计 任 务 书
谐波分析3
对系统内部：谐波电压限值
对用户：谐波电流允许值
五节 谐波国标限值的基本要求
一、谐波电压限值
二、谐波电流允许值 1、公共联接点基准谐波电流允许值
二、谐波电流允许值 2、谐波电流允许值的换算
— 实际系统的最小短路容量与基准短路容量不等时
Ih S k1 I hp Sk2
式中： Sk1 — 公共连接点的最小短路容量，MVA; Sk2 — 基准短路容量，MVA; Ihp — 表中第h次谐波电流允许值，A；
I hi I h ( S i S t )
1
总的负荷水平和供电设备容量对应，即接入点供电变 压器容量。在有多台变压器运行时，是指其中一台， PCC短路容量也是对应一台时的最小短路容量。 取一台变压器容量是正确的。从上一级电网而言，每 一台变压器按容量分配的谐波允许值不超标，所有变 压器接入也不会超标。而多台变压器运行时，其可靠 性要求是不允许满载的。
浅谈(国标GB17625.1-1998) 《低压电气及电子设备发出的谐波电流限值（设 备每项输入电流≤16A）》
1、设备的分类
A类：平衡的三相设备和除以下设备外的所有设备 ；
B类：便携式工具；
C类：包括调光装置的照明设备； D类：输入电流具有特殊波形，其输入的有功率 ≤600W
三、低压电子与电气设备的谐波发射限值的规定 2、设备的谐波电流限值 （1）A类设备限值
强制性国家标准以外的国家标准。
二、国家质量技术监督局对颁布标准的解释 3、国家标准化指导文件—— GB/Z **** -
****
指导性技术文件是仍处于技术发展中（如变化快的 技术领域）的标准化工作提供指南或信息：
---技术尚在发展中，需要有相应的标准文件引导或 具有标准化价值，尚不能制定为标准的项目；
电力电子复习题(部分答案)(华电研究生课程)
1、GTO 和普通晶闸管同为PNPN 结构,为什么GTO 能够自关断,而普通晶闸管不能?GTO 和普通晶闸管同为PNPN 结构，由P 1N 1P 2和N 1P 2N 2构成两个晶体管V 1、V 2分别具有共基极电流增益α1和α2，由普通晶闸管得分析可得，α1＋α2＝1是器件临界导通的条件。
α1＋α2>1两个晶体管饱和导通；α1＋α2<1不能维持饱和导通而关断。
GTO 能关断，而普通晶闸管不能是因为GTO 在结构和工艺上有以下几点不同：A 多元集成结构使每个GTO 元的阴极面积很小，门极和阴极的距离缩短，从而使从门极抽出较大的电流成为可能。
B GTO 导通时α1＋α2更接近1，晶闸管α1＋α2>1.15，而GTO 则为α1＋α2≈1.05，饱和程度不深，在门极控制下易于退出饱和。
C GTO 在设计时，α2较大，晶体管V2控制灵敏，而α1很小，这样晶体管V1的集电极电流不大，易于从门极将电流抽出，从而使GTO 关断2、三相桥式可控整流电路，输入380V 三相交流电，阻感性负载KW P d 100=，如何选择晶闸管的电压Ue 和电流Ie ？ 见笔记第三节3、单相桥式全控整流电路,V U 1002=,负载Ω=2.0R ,L 值极大,反电势V E 60=,当o 30=α时,要求: a) 作出d u 、d i 和2i 的波形；b) 求整流输出平均电压d U 、电流d I ,变压器二次侧电流有效值2I ； c) 考虑安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流。
解：整流输出电压平均值U d 、电流I d ，以及变压器二次侧电流有效值I 2分别为：220.9cos()77.94()/(77.9460)/299d d d d U U V I U E R AI I Aα====-=-===Tu 1E 4、三相半波可控整流电路的共阴极接法与共阳极接法,a 、b 两相的自然换相点是同一点吗?如果不是,它们在相位上差多少度?a 、b 两相的自然换相点不是同一点，它们在相位上差多少180度，见下图。
电网谐波分析解析
5
Rms（均方根）值
? 非正弦周期信号的rms值是：
rms value (值 ) ? H 12 ? H 2 2 ? ... ? Hn 2
H1=基波分量 H2，…， Hn＝谐波分量 缩写词 rms 代表均方根。
? 例： 计算由单相负载（例如个人电脑）引导的 rms 电流： I fund. = 56.2A; Ih3 = 27.2A; Ih5 = 2.7A; Ih7 = 9.2A;
Ih9 = 7.8A.
I rms ? 56 .2 2 ? 27 .2 2 ? 2.7 2 ? 9.2 2 ? 7.8 2
Presented by : Christ CHUNG
6
谐波畸变
? 总谐波畸变（THD）：
谐波的rms值与基波的rms值的比率（CIGRE定义）
THD
% = 100 x
H 2 2 + H 3 2 + ... + Hn 2
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8
变速传动装置 ? 3相负载 ? 产生5，7，11，13的高谐波电流 ? 电流是不稳定的
? 谐波电流是
S=23KVA THDI=124% 2.5 12 .5001.5 -0.5 --11.5 -2 -2.5
Presented by : Christ CHUNG
y (t)
1.5
1
0.5
=
0
-0.5
-1
-1.5
h1 (t)
1.5 1 0.5 +0 -0.5 -1 -1.5
h3 (t)
? 谐波是由非线性负载产生
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3
APF和SVG联合运行的稳定控制
APF和SVC联合运行的稳定控制1引言随着全球工业化进程的不断加快，接人电力系统的非线性负荷的数量和容量正迅速增加，电网中的谐波污染越来越严重。
另外，大多数负载的功率因数很低，也给电网带来了额外负担，影响了供电质量。
因此，抑制谐波和提高功率因数已成为电力电子技术、电气自动化技术及电力系统研究领域所面临的一个重大课题。
补偿无功和谐波治理有多种方式，本文从经济性和补偿性能两方面综合考虑，采用有源电力滤波器(APF)+静止无功补偿器(SVC)的方式来同时进行谐波治理和补偿无功。
对于单独的APF控制或单独的SVC控制的研究已有很多，但是对于APF和SVC联合运行的稳定控制研究在文献中还不多见。
本文将研究APF和SVC联合运行中的相互影响问题及其提高系统稳定性的策略。
2电路结构分析本文中SVC采用固定电容与晶闸管控制电抗器(FCC+TCR)的组合形式。
APF的控制方式主要有3种:负载电流前馈控制、电源电流反馈控制、复合控制(即同时采用负载电流前馈和电源电流反馈的控制)。
由于复合控制性能最好且包含了前面2种控制方法，因此最具普遍性。
对于SVC控制而言，由于SVC的电容、电感参数会受到环境、温度、老化等因素的影响，为保证SVC的控制性能，一般采用电源电流反馈控制;兼顾到系统的动态性能，SVC采用复合控制的方法。
APF则以复合控制为基础，当只需要负载电流前馈控制时把电源电流反馈断开即可，反之亦然。
3 APF和SVC联合运行的控制策略和仿真结果本文研究主要在三相四线制的电网中进行,不过本文结论同样适用于三相三线制的电网。
主电路如图1所示。
图 1主电路本文中的SVC采用三角形接法, SVC的控制是面向负载的控制方法,即补偿负载的无功、补偿三相负载的不平衡。
SVC采用PI调节器,再加上一个触发电路前端的线性化环节。
APF有2个控制闭环:电流环和直流电压环。
APF的电流环采用无差拍控制,脉宽调制(PWM)波的产生采用空间矢量调制的方式,开关频率为10kHz。
电压稳定与控制复习题
1、电力系统静态稳定性分析（小干扰稳定）线性化、全特征值分析法、降阶选择模式分析法、全维部分特征值分析法、低频振荡、小扰动稳定1.1 、电力网：由变压器和不同电压等级输电线路组成的网络。
2、电力系统暂态功角稳定性分析数值解法、直接法（EEA法、暂态能量函数法）、电力系统电压稳定性分析、电力系统频率稳定性与控制3、电力系统次同步谐振分析次同步谐振（SSR、轴系扭振、简单电力系统次同步谐振分析（串联电容）、多机系统次同步谐振分析4、电力系统稳定分析与控制暂态稳定、小干扰稳定、次同步谐振、电压稳定5、变电所分类：枢纽变电所、中间变电所、地区变电所和终端变电所。
6、电力系统的定义：由发电机、变压器、输电线路以及用电设备（或发电厂、变电所、输配电线路以及用户），按照一定的规律连接而组成的统一整体。
6.1 、电力系统的特点：电能不能大量存储；过渡过程十分短暂；对供电可靠性和电能质量要求很高；电力系统的地区性特点较强。
7、对电力系统的要求：安全、可靠、优质、经济。
8、电能质量的五项指标：电压偏差、频率偏差、谐波含量、电压波动与闪变、三相不平衡。
9、电力系统三道防线：继电保护（切除故障）；稳定控制装置（切除发电机和切除负荷等）；解列、低频减载、低压减载。
10、FACT定义：建立在电力电子或其它静止型控制器基础之上的、能提高可控性和增大电力传输能力的交流输电系统。
11、FACT的目的：提高输电系统的可控性、保证电能质量，并能增强系统传输能力。
12、FACT设备对电网的好处：按照要求控制潮流；增加线路的负荷容量，使其发挥到热容规定的数值；通过提高暂态稳定性限制、约束短路电流和过负荷、处理好级联负荷拥塞瓶颈，以及抑制系统和发电机的电磁振荡等措施来增强系统的安全性；与邻近区域和邻近用户之间建立起安全连接的纽带，减少双方整体备用发电机组的需求；在确定新的发电机组安装地点时具有更大的灵活性；线路得到升级；减少无功功率潮流，使线路能够传输更多的有功功率；将发电机的运行成本降到最低，提高了发电厂的利用率。
电力电子装置的谐波分析与无功补偿
、
பைடு நூலகம்
谐 波和 功 率 因数 对 电 网 的影 响
晶闸管相控 整流装 置实质上是一个谐波源 ， 随着其大量使
用， 装置容量 日益增大 ， 造成 电网波形的畸变情况越来越严重 ， 并且影响与其连接的用 电设备。 高次谐波流入 电网和其他负载
次谐波 电流有效值为 ：Ｉ ｎ ＝ ，
’
消费电子
２ ０ １ ３年 １ 月 下 Ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍｅ ｒ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ Ｍａ ｇ ａ ｚ ｉ ｎ ｅ 电 子科 技
电力电子装置的谐波分析与无功补偿
常 宁
（ 华北电力大学电力工程 系，河北保 定 ０ ７ １ ０ ０ ３ ）
摘要 ：近 ３ ０ 年 来 ，电力ｑ－ ｔ － 装 置的应 用 日益广泛 ，也使得 电力电子装 置成 为最 大的谐波源。在各种电力电子装
敏感元件误操作 ；
（ ３ ）高次谐波 电流流入 电网中 ，会使负载和线路的电流 增 大，从而 占用 电源容量 ，电网中的用 电设备产生附加的功率 损 耗，功率因数大幅下降，电源 工作效 率也 因而下 降； （ ４ ）谐波使 公用 电网中的元件产生 了附加的谐波损耗， 降低 了发 电、 输电 及 用电设备 的效 率， 大量 的 ３ 次谐波流过中 性线时会使线路过热甚至发生火灾； （ ５ ）并联在 电源 上用 于无 功补偿 的电容器会发热 ，即热 损耗增加 。由于 电容器的高频阻抗低， 很容 易通过大量 的谐波 电流们造 成高 次谐 波 电流放大 ，严重的谐波过载会 损耗 电容
置中， 整流装置所占的比例最大。通过分析其谐波成分， 并有效采用相关无功补偿装置， 是目 前我们所关心的问题。 本文将从几个方面对其做一简单论述，同时分析几种无功补偿装置的特点。