晶闸管投切电容器动态无功补偿技术
- 格式:pdf
- 大小:146.25 KB
- 文档页数:5
利用单相晶闸管投切电容器实现无功补偿无功补偿是为了改善电力系统的功率因数而进行的一种措施。
而利用单相晶闸管投切电容器实现无功补偿,是一种常见的方式。
本文将从晶闸管的工作原理、电容器的作用、无功补偿的意义等方面详细介绍利用单相晶闸管投切电容器实现无功补偿的方法和原理。
首先,我们来了解一下单相晶闸管的工作原理。
晶闸管是一种控制型的半导体器件,其具有单向导电性和双向控制性。
晶闸管有三个电极:阳极(Anode)、阴极(Cathode)和控制极(Gate)。
当阳极电压大于一定的阀值电压时,控制极的电压加大,通过二极管型场效应晶体管的放大,从而控制晶闸管导通或截止。
其次,电容器在电力系统中有很多作用,其中之一就是进行无功补偿。
电容器可以存储和释放电能,具有快速响应的特性。
当电力系统中存在感性负载时,容易产生感性无功功率,导致功率因数降低。
而电容器具有负载电流超前于负载电压的特点,可以提供感性无功功率,从而达到补偿功率因数的效果。
然后,我们来了解一下无功补偿的意义。
功率因数是电力系统中衡量有功功率和视在功率之间关系的参数。
当功率因数低于1时,电网中会产生大量的感性无功功率,不仅浪费了电力资源,还会降低电力系统的稳定性和供电质量。
因此,进行无功补偿可以提高功率因数,减少电网中的无功功率,提高电力系统的效率和稳定性。
接下来,我们来详细说明利用单相晶闸管投切电容器实现无功补偿的方法和原理。
当电网中存在感性负载时,我们可以通过投切电容器的方式进行无功补偿。
具体步骤如下:1.测量电网的功率因数。
使用功率因数测量仪测量电网的功率因数,得到实际的功率因数值。
2.计算所需补偿容量。
根据实际功率因数和目标功率因数之间的差值,计算出所需的补偿容量。
3.选择合适的电容器。
根据所需补偿容量和电压等级,选择合适的电容器进行无功补偿。
4.控制晶闸管的导通和截止。
通过改变晶闸管的工作方式,实现电容器的导通和截止,从而实现无功补偿。
5.监测补偿效果。
绪论电网中电力设备大多是根据电磁感应原理工作的,它们在能量转换过程中建立交变磁场,在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等。
电源能量在通过纯电感或纯电容电路时并没有能量消耗,仅在用电负荷和电源之间往复交换,由于这种交换功率不对外做功,因此称为无功功率。
无功功率反映了内部与外部往返交换能量的情况,它并不像有功功率那样表示单位时间所做的平均功率,但是它和有功功率一样是维护电力系统稳定,保证电能质量和安全运行必不可少的。
如果电网中的无功功率不足,致使用电设备没有足够的无功功率来建立和维持正常的电磁场,就会造成设备的端电压下降,不能保证电力设备在额定的技术参数下工作,从而影响用电设备的正常工作。
具体表现在以下三方面:(1)降低有功功率,使电力系统内的电气设备容量不能得到充分利用。
在额定电压和额定电流下,由P=UIcosφ,若功率因数降低,则有功功率随之降低,是设备容量不能充分利用。
(2)增加输、配线电路中的有功功率和电能损耗。
设备功率因数降低,在线路输送同样有功功率时,线路中就会流过更多的电流,是线路中的有功功率损耗增加。
(3)是线路的电压损失增加。
使负载端的电压下降,有时甚至低于允许值,从而严重影响电动机及其他用电设备的正常运行。
特别是在用电高峰季节,功率因数太低,会出现大面积的电压偏低。
基于上述情况,在电力系统中经常要进行无功补偿。
无功补偿的主要作用就是提高功率因数以减少设备容量和功率损耗、稳定电压和提高供电质量,在长距离输电中提高系统输电稳定性和输电能力以及平衡三相负载的有功功率和无功功率。
安装并联电容器进行无功补偿,可限制无功功率在电网中传输,相应减小了线路的电压损耗,提高了配电网的电压质量。
无功补偿应根据分级就地和便于调整电压的原则进行配置。
集中补偿和分散补偿相结合,以分散补偿为主;高压补偿与低压补偿相结合,以低压补偿为主;调压与降损相结合;并且与配电网建设改造工程同步规划、设计、施工、同步投运。
动态无功补偿装置的优化在电力系统中常用的无功补偿装置主要有机械投切电容器装置、晶闸管投切电容器装置、晶闸管控制电抗器与固定电容器以及静止无功发生器。
它们有的调节电容有级差;有的属于间接调节电容,经济效益相对较差;还有的控制器设计复杂,成本昂贵。
因此,现在提出一种新的电力电容器调容方法,应用PWM控制原理,采用并联电容器连续调容,克服分组投切电容器时电容有极差的缺点,更有利于电力系统进行动态无功功率补偿。
1、PWM技术原理PWM连续调节电容的原理如图1 所示,其中电阻R和电感L是线路的电感和阻尼电阻,pulse1和pulse2是PWM发生器产生的二脉波PWM脉冲,控制k1和k2的开关来投切C1和C2。
图1 PWM 连续调节电容原理k1和k2互补动作,pulse1的宽度为Δt1,pulse2的宽度为Δt2,Δt1与Δt2之和Δt保持恒定,Δt1与Δt的比值为pulse1的占空k。
根据PWM控制面积等效原理,即冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果即环节的输出响应波形基本相同。
在Δt1时间内投入的电容C1与在Δt时间内投入的等效电容C 对整个电路的作用效果相同,在1个脉冲周期Δt1和Δt2时间内分别投入C1和C2,与在Δt 时间内投入等效电容C对整个电路的作用效果相同。
调节脉冲占空比k可调节投入电路的等效电容,理论推导如下:当Δt很小时,由于电感L的存在使得流过电容C1和C2的瞬时电流与流过电感的瞬时电流值相等设为I,在Δt时间内k1导通,根据等面积原理在Δt1内流过C1的等效电流为I1=I·Δt1Δt ;C1两端电压大小为U1= I1棕C1;流过C2的等效电流为I2=I·Δt2Δt ;C2两端电压大小为U2= I2棕C2;则等效电容C两端的电压为U0=U1·Δt1Δt +U2·Δt2Δt 。
整理得C= C1C2(C1+C2)K2- 2C1K1+C1。
改善功率因数提高电力效能-----晶闸管动态无功补偿宣导资料-----目录1.改善功率因数提高电力效能2.晶闸管动态无功补偿电容柜样机元件表单3.晶闸管动态无功补偿技术要求4.晶闸管动态无功补偿元件性能参数5.晶闸管动态无功补偿接线原理6.晶闸管动态无功补偿电容柜介绍7.晶闸管动态无功补偿简易问答改善功率因数 提高电力效能-----简明宣导资料-----随着现代经济的日益高速发展以及人民生活水平的不断提高,各行各业包括社会家庭对电能的需求量迅速增加,各地每年都因为电力缺口而不得不采取一些避高峰、错高峰等让电措施,甚至停电。
在当地有限的电网资源范围内,特别是在国家强调节能的大前提、大背景下,如何科学合理地利用电能,减少无功消耗,提高功率因数,保证能源的充分利用,提高系统的供电效率,无疑是当前乃至今后一个长期的节能课题。
本宣导资料就提高功率因数的意义以及晶闸管无触点动态无功补偿的好处做一个粗入简出的介绍,就节能工作与大家共勉。
理论上的电网负荷无外乎三种性质,电阻性、电感性和电容性。
电网提供电源容量为视在功率KVA ;电阻性负载吸收消耗的是有功功率KW ;电感性和电容性负载吸收消耗的是无功功率KVAR ,分为电感性无功KVARL 和电容性无功KVARC 两种。
只是由于矢量相角的关系,电感性和电容性的相角相反,电感性滞后电阻性90度角,而电容性超前电阻性90度角,他们是可以互相抵消的矢量。
事实上,在现实生活工作的电网电器应用中,没有理想的纯电阻性元件或负荷,也很少有容性负荷,绝大多属于含有电感性和电阻性的负荷,如电动机、变压器、、电弧炉等,这些含电感性的设备在运行过程中其需要向电力系统吸收有功功率,做真正需要的有用功。
同时其感性部分吸收无功功率,这部分功率是无用的。
平时人们所言的无功功率一般指的是感性产生的感性无功。
确定的负荷做同样的有效功率,伴生的无功越大则需要更大的电网容量来提供能量,相反电网需量则小;等量的电网容量,做的无功大了,势必是有功少了。
浅析晶闸管投切电容器动态无功补偿技术摘要:该文对晶闸管投切电容器技术进行了探讨。
提出了该系统的分类,重点对tsc系统的主电路和检测及控制系统进行了介绍,并对该技术的不足进行了探讨,指出了目前的研究动向。
关键词:晶闸管投切电容器控制系统检测系统中图分类号:tm761 文献标识码:a 文章编号:1674-098x(2012)12(c)-00-02随着电力系统的发展和技术进步,电能质量问题日益得到重视,许多新技术设备应运而生。
目前,为了减少损耗以及调整电压,提高系统的功率因数,在各级变电站里广泛使用了新型电容器组进行系统的无功补偿,这些电容器组的正常运行对降低线损和提高电能质量起着重要作用。
晶闸管投切电容器就是其中的一种,于近年来得到了较大发展。
晶闸管投切电容器具有无功功率补偿性能的优良动态,适合经常有波动性负荷和冲击性负荷的电网。
与机械投切电容器相比,晶闸管作为电容器的投切开关克服了采用机械开关触头易受电弧作用而损坏的缺点,可频繁投切,且投切时刻可精确控制。
晶闸管投切电容器的上述优良的动态性能,促使其近年发展迅猛,该文对该技术的现状及最新发展动向进行了介绍。
1 晶闸管投切电容器的分类晶闸管投切电容器(thyristor switched capacitor,简称tsc)是利用晶闸管作为无触点开关的无功补偿装置,它根据晶闸管具有精确的过程,迅速并平稳的切割电容器,与机械投切电容器相比,晶闸管具有操作寿命长,开、关无触点,抗机械应力能力强和动态开关特性优越等优点。
晶闸管的投切时刻可以精确控制,能迅速的将电容器接入电网,有力的减少了投切时的冲击电流的优点。
tsc 可按电压等级或按应用范围划分。
按电压等级划分为:低压补偿方式和高压补偿方式。
低压补偿方式适用于1 kv及以下电压的补偿,高压补偿方式(即补偿系统直接接入电网进行高压补偿)则对6~35 kv电压进行补偿。
tsc按应用范围划分为:负荷补偿方式和集中补偿方式。
TSC动态无功补偿研究摘要:随着我国经济的迅速发展,交流电弧炉等不平衡、冲击性工业用电设备日益增多,由此产生了功率因数低、三相电压和电流不平衡等诸多电能质量问题。
TSC(Thyristor Switched Capacitor)又称晶闸管投切电容器,对综合解决上述电能质量问题有良好的效果,设计具有快速响应的、稳定性好的静止无功补偿器具有十分重要的意义。
关键词:TSC三相不平衡补偿无功功率是电力系统一种不可缺少的功率。
大量的感性负荷和电网中的无功功率损耗,要求系统提供足够的无功功率,否则电网电压将下降,电能质量得不到保证。
同时,无功功率的不合理分配,也将造成线损增加,降低电力系统运行的经济性。
提高系统稳定性和抑止系统电压波动及闪变已引起国内外学术界和工程界的高度关注,成为电工技术学科研究的热点问题之一。
目前主要措施是采用无功补偿装置,具有快速响应的无功补偿装置可以起到稳定系统电压、改善系统的不平衡、提高负荷的功率因数等作用。
一、TSC基本原理TSC的典型装置通常由两大部分组成:一部分为TSC主电路,它包括晶闸管阀、补偿电容器及阻尼电抗器:另一部分为TSC控制系统,主要由数据采集与检测、参数运算、投切控制,触发控制4个环节组成。
晶闸管阀通常有2种接线方式:2个晶闸管反并联和1个晶闸管与1个二极管反并联。
前者晶闸管阀承受最大反向电压高,为电源电压峰值,但投资较大,控制复杂:后者投资小,控制简单,但晶闸管阀承受最大反向电压高,为电源电压峰值的2倍,所以在选择使用哪种连接方式时,应根据技术、经济比较来确定。
二、TSC无功补偿主电路1.星形有中线这种接法优点在于,晶闸管电压定额降低,可以进行分相投切;但由于中线存在,对三倍次谐波无抑制作用,所以晶闸管电流定额增大,因此该接线方式适合系统电压波形畸变率很小且电网负荷三相不平衡的情况。
为了限制涌流和抑制谐波,通常在中线上加装限流电抗器。
2.星形无中线与星形有中线相比,该接线方式由于取消了中线,对三倍次谐波有抑制作用,对系统无污染:但需两相电容能形成回路,不能进行分相投切,因此,该方式不适合补偿电网负荷三相不平衡的情况。
近年来,随着大功率非线性负荷的不断增加,电网的无功冲击和谐波污染呈不断上升的趋势,无功调节手段的缺乏使得母线电压随运行方式的改变而变化很大。
导致电网的线损增加,电压合格率降低。
此外,随着电网的发展,系统稳定性的问题也愈加重要。
动态无功补偿技术是一种提高电压稳定性的经济、有效的措施。
SVC的补偿原理是通过控制晶闸管触发角,改变接入系统中的SVC等效电纳的大小,从而使SVC达到调节补偿无功功率的目的。
采用晶闸管控制的SVC装置根据晶闸管控制对象主要可以分为晶闸管投切电容器(TSC)和晶闸管控制电抗器(TCR),以及两者混合式(TCR+TSC)等类型。
TSC(Thyristor Switched Capacitor,TSC)TSC单相原理图如图1所示。
2个反并联晶闸管串联电容器并联接人电网系统中。
分析和实验研究表明,TSC最佳投切时间是晶闸管两端电压为零的时刻,即电容器两端电压等于电源电压的时刻,此时投切电容器,电路冲击电流为零。
为保证更好的投切效果,应对电容器预先充电,充电结束后再投人电容器。
在工程实际中一般将电容器分组,每组都可由晶闸管投切,这样可根据电网的无功需求投切电容器,运行时不会产生谐波,且损耗较小。
运行实践证明此装置具有较快的反映速度"体积小、重量轻,对三相不肀衡负荷可以分相补偿,操作过程不产生有害的过电压、过电流。
但是,对于抑制冲击负荷引起的电压闪变,单靠TSC投入电网的电容量变化进行调节是不够的,所以TSC装置一般与电感相并联,其典型设备是TSC+TCR补偿器。
这种补偿器以电容器作分级粗调,以电感作相控细调,又设有3次和5次谐波滤波器,大大减小了谐波。
TCR(Thyristor Controlled Reactor,TCR)图2所示为TCR单相原理图’将2个反并联晶闸管与1个电抗器相串联再接入电网中。
这种电路结构并联到电网中相当于交流调压器接电感性负载,这种结构的无功补偿装置具有反应时间快、无级补偿、运行可靠、能分相调节、适用范围广及价格较便宜等优点,因此实际应用最广。
晶闸管投切电容器动态无功补偿技术及其应用摘要:从晶闸管投切电容器(thyristor switched capacitor,TSC)的基本原理、分类概况、主接线形式、检测与控制策略等方面介绍TSC在动态无功补偿中的应用现状,指出了TSC技术存在的问题,并提出了拟解决的方案。
大量的试验与实践证明,TSC无功补偿装置具备优良的无功补偿性能,具有较高的应用价值和广泛的市场前景。
关键词:晶闸管投切电容器(TSC);无功补偿;动态0 引言在工业企业中,异步电动机、变压器等大量阻感性负载的存在必然会产生一定的无功功率,这增加了设备容量以及输电线路和变压器的损耗,从而导致用电效率低下,直接影响自动化设备的正常运行。
无功功率补偿是把具有容性功率的负荷装置与感性功率负荷并联在同一电路。
当容性装置释放能量时,感性负荷吸收能量;当感性负荷释放能量时,容性装置吸收能量,能量在2种负荷之间相互交换。
这样,感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率进行补偿,从而对无功功率进行调度以改善交流电力系统的供电质量,达到校正功率因数、调节电压和平衡各相负载的目的。
1 晶闸管投切电容器1.1概述晶闸管投切电容器(thyristor switched capacitor,TSC)是一种利用晶闸管作为无触点开关的无功补偿装置,它根据晶闸管能够精确触发的特性,快速平稳地投入或切除补偿电容器。
TSC可快速跟踪冲击负荷的突变,对最佳功率因数进行闭环反馈,实现动态无功补偿、减小电压波动,从而达到节能降耗的目的。
由TSC构成的无功补偿系统是一个对供配电网络中不稳定的无功功率进行动态补偿的独立系统,因此其应用形式有很大的灵活性,按应用电压等级划分为低压补偿和高压补偿,前者适用于对1kV及以下的电压进行补偿;后者直接将补偿系统接入电网进行高压补偿,适用于对6~35kV的电压进行补偿。
1.2晶闸管阀在TSC系统中,晶闸管阀一般采用2只晶闸管反并联的方法,达到2只晶闸管轮流触发的效果,起到了接通和断开补偿回路的作用。
这种反并联的方式可靠性高,即使某相损坏1只晶闸管,也不会导致电容器误投入。
晶闸管阀承受的最大反相电压为电源电压的峰值。
出于经济性和操控简便的考虑,常常采用1只晶闸管和1只二极管反并联的接线方式构成晶闸管阀。
这种结构可有效避免冲击电流和过电压对供电系统及设备的影响,但晶闸管阀所承受的最大反向电压为电源电压峰值的2倍。
通常,晶闸管阀还并联有由电阻和电容构成的吸收电路,用于吸收浪涌电流和抑制过电压。
为抑制电容器投入电网时可能出现的冲击电流,可采用加装电抗器的方式串联小电感。
1.3补偿电容器补偿电容器是TSC系统的关键部件,通过投入或切除电容器的方法可动态平衡电感性负载与电容性负载,从而将功率因数维持在较高的理想水准。
(1)分组方式。
在很多工业生产实践中,除了就地补偿的大电机外,大量分散的感性负载需要在低压配电室进行集中补偿,这时由于补偿容量是随时间变化的,为不出现过补偿或欠补偿,需要将电容器分成若干组,采用自动投切的方式。
电容器分组的具体方法比较灵活,常见的有以下几种[1]:①等容量制,即把所需补偿的电容平均分为若干份;②1:2:4:8制,即每单元电容器值按大小倍增式设置,这样可获得15级补偿值;③二进制,即采用N−1个电容值均为C的电容和一个电容值为C/2的电容,这样补偿量的调节就有2N级。
对比上述方法可知,方法①的控制方式最简单,但相对较大的补偿级差限制了精度,而方法②与③虽采用多级差补偿的方法提高了效果,但均为繁琐,不便于自动化控制。
相比之下,方法③不乏为一种有益的折中式方案。
(2)投切模式。
由于动态无功补偿需要频繁投切电容器,因此为确保电容器的寿命和质量,需要考虑补偿电容的投切模式。
常见有下列2种模式:①循环投切模式,即将各组电容器按组号排成一个环形列队,然后按序号依次投入电容。
如需切除电容,则从已投入的电容队列的尾部切除。
这样,随功率因数的变化,已投入的电容队列在环形队列中逆时针移动,各组电容的使用几率均匀,可有效减少电容组的故障率。
通常这种方法用于等容量分组。
②温度计式投切模式,即将各组电容器按组号排成一个直线队列,投入或切除电容器使已投入的电容队列在直线队列中升高或下降,类似于温度计水银柱的升降。
这种方法常用于变容量分组。
1.4 过零触发在低压供电系统中,为了保证在投入电容时不产生冲击电流及过电压,一般TSC装置都具有采用光电耦合器来保证晶闸管阀两端电压过零时触发晶闸管的过零检测电路[2-3]。
TSC投入电容的时刻即交流电源电压与电容预先充电电压相等的时刻。
此时,晶闸管上电压为零,光电耦合器输出脉冲,并与投入指令作逻辑“与”运算后决定是否去触发晶闸管,以保证晶闸管的平稳导通。
TSC投入的指令撤消时,晶闸管在电流过零时断开,直到微控制器下次发出投入指令,TSC才会在零电压处重新投入。
2 TSC主接线按照晶闸管阀和电容器的连接方式,可将TSC 主回路接线方式分为三角形接法、星形接法和其它组合接法[4]。
(1)三角形接法。
在主回路中采用三角形接法时,由于在补偿过程中,两组电容之间不能形成回路,因此只适用于三相共补电路。
一般分角外接法和角内接法。
角外接法,即晶闸管阀处于电容器三角形的外部,其接线图如图1所示。
这种接法应用于三相对称负载时,可有效抑制3倍次谐波。
角内接法,即晶闸管处于电容器三角形的内部,其接线图如图2所示。
这种接线方式减小了晶闸管的电流定额,但晶闸管的电压定额较大。
图1三角形角外接法图2 三角形角内接法(2)星形接法。
TSC主接线的星形接法可以满足分相补偿的要求,因此这种接线方法常用于三相负载不平衡、三相间的功率因数角和电流差异较大的分相投切补偿系统中。
一般也可分为星形加装中线和星形无中线2种接法形式。
在图3所示的星形加装中线接法中,根据电路分析可知,这种接线方法可完成分相投切的任务,但中线存在的电流通路对3倍次谐波无抑制作用,因此通常在中线上加装限流电抗器,以起到抑制谐波、限制涌流的作用,常见于户外形TSC无功动态补偿系统。
星形无中线接法如图4所示。
这种接线方法较简单,与角外接法所表现的特性一致,即亦不能分相补偿。
(3)其它组合接法。
由于TSC装置是一种断续可调的动态无功补偿器,因而在实际应用中,如图3星形加装中线接法图4 星形无中线接法需输出连续可调的无功功率或要求能提供感性无功,TSC显然不能完成任务。
这时,通常会引入晶闸管控制电抗器(thyristor controlled reactor,TCR),采用角内接法的TSC与TCR组合的主回路接法如图5所示。
由图5可知,这种接线方法可以在容性到感性的范围内连续调节无功功率,同时这种接线方法也组成了一个典型的静止无功补偿装置(static var compensator,SVC)。
目前,国内外一些厂商已形成规格系列化的SVC产品,在实际工业生产和人民生活中得到了很好的应用。
图5 星形加装中线接法采用三角形与星形的组合接法既可综合上述2种接法的优势,也可提升补偿装置的运行质量。
3 TSC的检测系统TSC的检测系统用于检测电网与负载系统的相关变量,主要包括相位采样部分、电流与电压有效值测算部分、无功功率与待补无功量计算部分。
(1)电流与电压有效值的测算。
在三相电网中,通过加装电流互感器和电压互感器可取得线电压电位差信号和相电流信号。
然后,经过A/D转换和滤波处理后,就可得到某一瞬时的电流和电压的有效值。
(2)相位采样及控制原理。
相位采样是结合过零采样电路与单片机定时器来完成的。
将从电网获取的电压和电流信号送至由双电压比较器(如LM393)组成的过零检测电路中。
这样就分别对取得的线电压和相电流的取样电压信号进行整形,从而输出晶体管–晶体管逻辑集成电路(transistor transistor logic,TTL)电平的方波信号。
然后将方波信号经由D触发器CD4013组成的0°~360°相位检测电路后,得到一组互补的相位输出信号。
输出信号宽度即与电流与电压的相位差成正比。
再对经过单片机的定时器产生的时间间隔与方波信号的宽度进行计数,经过测算可以得出准确的相位差角[5]。
(3)无功功率与待补无功量。
取任意两时刻的电压与电流有效值作为一组数据即可测算出无功功率,其计算式为1221sin()/2Q u i u iα=−式中α表示任选两时刻的相位角差。
类似取若干组不同数据,在谐波量大的场合,结合数字滤波技术可准确而快速地得出无功功率值。
待补无功量值指完成自动补偿投切时系统所需求的无功量。
因此可按下式计算,即Q1=Q−P tanΨ1。
式中:Q1为系统待补无功量(感性负载为正,容性负载为负);Q为系统无功功率(感性负载为正,容性负载为负);P为系统有功功率;Ψ1为需补偿的功率因数角。
4 TSC的控制系统TSC的控制物理变量涉及电网电压、电流、相位差角、无功功率、功率因数角、全周期时间等。
此时,需采用单片机对采集到的电信号变量进行分析处理,并结合定时电路(器)以及微处理器运算对无功功率进行实时补偿。
这样就实现了对多变量的控制,并达到平稳、快速、高效地对设备进行补偿的目的。
(1)TSC的控制结构。
依据电网与负载的不同需求和功能,静止无功补偿装置的控制基本结构大致可分为开环控制、闭环控制和复合控制3种。
开环控制可快速跟踪电网和负荷的变化,但因缺少对输出量的反馈,故不能准确维持无功功率的变化,动态补偿效果不佳。
闭环控制中引入积分环节,能够完成实时监控,但响应速度较慢。
复合控制是指将开环控制和闭环控制结合的方式。
这种控制方式既能使补偿器快速地跟踪电流的变化,又能使负荷的功率因数维持在给定值。
在实际工业生产中,复合控制结构也是较为快速、精确的TSC补偿控制结构。
(2)TSC控制目标的选取[6]。
根据TSC控制系统各个变量的特性,可将控制目标分为按功率因数cosΨ控制,按无功功率控制及综合控制。
按功率因数cosΨ控制时,依据在微处理器中预设置的cosΨi,由实时检测到运行的cosΨ来控制补偿容量,即按照cosΨ2<cosΨ<cosΨ1的原则。
这种控制方法简单,便于实现,但由于电容器组是分级投切补偿,易引起欠补偿和过补偿,对电网质量冲击很大。
此外,电容器的频繁投切也缩短了其使用寿命。
按无功功率控制时,根据所测得的电信号参数,计算出应投入的电容容量,在电容组合方式中选出一种最接近但又不会过补偿的组合方式,电容器一次投切到位,即只有当补偿系统所需容量大于或等于最小一组电容器容量时,才会由控制系统发出投切指令。
在很多实际生产应用中,对单一变量进行控制,往往不能充分满足系统的需求,这时就需要采用选取多个变量进行互补式检测控制。