動態無功補償裝置的工作原理及在電網中的應用

動態無功補償，其結構為（一個完整的設備由檢測單元、主控單元，投切執行單元和電容器組（含電抗器）四大部分構成）由檢測單元通過電壓、電流傳感器實時檢測係統電壓和電流的瞬時值，並實時計算出電壓、電流有效值和係統所需無功功率功率等控製參量。

動態無功補償裝置的工作原理及其在輸電網中的應用

TCR＋TSC型SVC的基本拓撲結構見圖1。它由1台TCR、2台TSC以及2個無源濾波器組成，在實際係統中，TSC及無源濾波的組數可根據需要設置。

TCR的工作原理是通過控製與相控電抗器連接的反並聯晶閘管對的移相觸發脈衝來改變電抗器等效電納的大小，從而輸出連續可變的無功功率。圖1中兩個晶閘管分彆按照單相半波交流開關運行，通過改變控製角α可以改變電感中通過的電流。α的計量以電壓過零點為基準，α在90O～180O之間可部分導通，導通角增大則電流基波分量減小，等價於用增大電抗器的電抗來減小基波無功功率。導通角在90O～180O之間連續調節時電流也從額定到0連續變化，TCR提供的補償電流中含有諧波分量。

TSC的工作原理是根據負載感性無功功率的變化通過反並聯晶閘管對來切除或者投入電容器。這裡，晶閘管隻是作為投切開關，而不像TCR中的晶閘管起相控作用。在實際係統中，每個電容器組都要串聯一個阻尼電抗器，以降低非正常運行狀態下產生的對晶閘管的衝擊電流值，同時避免與係統產生諧振。用晶閘管投切電容器組時，通常選取係統電壓峰值時或者過零點時作為投切動作的必要條件。由於TSC中的電容器隻是在兩個極端的電流值之間切換，因此它不會產生諧波，但它對無功功率的補償是階躍的。

TCR和TSC組合後的運行原理為：當係統電壓低於設定的運行電壓時，根據需要補償的無功量投入適當組數的電容器組，並略有一點正偏差（過補償），此時再利用TCR調節輸出的感性無功功率來抵消這部分過補償容性無功；當係統電壓高於設定電壓時，則切除所有電容器組，隻留有TCR運行。圖2給出了該控製方式下穩定係統電壓時采用的控製框圖，控製器所需信號為係統線電壓和線電流。如果用於補償係統無功功率或校正係統功率因數，隻需將電壓設定值改為相應的無功設定值或功率因數設定值即可。控製規律采用可變參數的PI調節器，其算法簡單、可靠，而且易實現。

SVC應用於電力係統中對係統產生的影響有：

1.   增強係統的暫態穩定性。SVC安裝於中長距離輸電線路中點可以改善係統的暫態穩定性，其P—δ特性曲線給故障後電機提供的減速麵積和暫態裕量比冇有補償的情況下要大。

2.   有力的支持係統電壓，防止電壓崩潰。係統發生故障或者負荷電流（尤其是無功電流）急劇增高的瞬間，SVC能夠對係統進行瞬時無功補償來支撐電壓以抑製電壓崩潰的趨勢。

3.   有效的阻尼係統振蕩。TCR可以用極高的速度平滑地調節無功和電壓，具有調製狀態工作的可能。它可以在一個與工頻50HZ不同的頻率下作適當浮動，如果浮動與係統搖擺或振蕩頻率相同而相位相反，就可以增大係統的阻尼而抑製振蕩。

4.   補償不平衡負荷。負荷不平衡時，SVC不平衡控製策略可以補償係統使供電電流變成三相平衡，能夠使單相負荷變成三相平衡負荷而冇有無功分量。

5.   抑製負荷側電壓波動和閃變，校正功率因數。SVC也有其自身的弱點，它是阻抗型補償，隨著電壓的降低其無功輸出也會與電壓成平方關係降低，若采用基於電壓源逆變器的STATCOM將會取得更好的效果。