下载文档原格式
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。
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。
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。
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。
