SVC(TCR)
以上四期连续对 SVG 进行了介绍及说明,在现在电力系统的无功补
偿装置中,除了 SVG 之外,还有一种无功补偿设备用于也较为广泛,
此类无功补偿设备更侧重于大容量、三相不平衡、响应速度要求不是
特别高的场合,比如轧钢厂、电弧炉及铁路等,尤其以电弧炉为甚,
电弧炉中电流的快速变化会使供电系统的电压产生脉动,从而导致电
压闪变,这就是 SVC。
目前应用的 SVC 主要有三类:TCR 型、MCR 型及 TSC,这三种
SVC 装置用于最广泛的是 TCR 型,MCR 与 TSC 相对简单,在此不做
介绍,下文 SVC 均指 TCR 型。
TCR 一般与固定电容器组(FC)配合使用,其拓扑如下图所示,
每相由一对反并联晶闸管阀与一个空心电抗器串联而成,反并联二极
管阀相当于一个双向开关,分别负责半个周期的导通。
SVC 的基本原理与 SVG 略有差别,由前文分析可知,SVG 是计
算出负荷中的无功电流,然后产生一个大小相等方向相反的电流实现
补偿,而 SVC 则是相当于一个可变电纳,通过改变触发角来改变自
身的电纳值,接入交流电网,从而间接产生一个补偿电流,实现补偿
功能。
假设电网为三相平衡,则不接地的星型负载可以表示为
补偿过程分为两步:第一步,补偿功率因数 ,即 SVC 产生一个与负
载导纳相反的补偿导纳,对负载中的电纳进行补偿,其过程如下所示
经过此步骤,修正了电网的功率因数,但是由于 Gab、Gbc、Gca 不
一定完全相等,补偿后仍存在不平衡的情况,需要继续进行补偿,即
再接入一个补偿导纳,使三相平衡,以其中一相为例,其补偿过程如
下图所示
从以上可以看出,三相不平衡负荷的理想 SVC 补偿公式为:
以上推导过程由于篇幅原因,不做过多推导,有兴趣的朋友可以
参照斯坦米兹理论自行推导,我们只需记住两点结论即可:
(1)任何一个不平衡负载都可以通过并联一个补偿网络转变为一个平
衡的、阻性负载,而不必要在负载和系统电源之间交换有功。
(2)该补偿网络可以完全由电感和电容构成。
但是在实际中,电纳是很难直接进行测量,比较容易测量的有电压
和电流,根据瞬时无功功率理论,计算出瞬时有功电流和瞬时无功电
流,计算出补偿导纳,其推导过程在此也不做过多叙述,只给出最终
结果,如下式
补偿导纳计算框图如下所示
框图中,低通滤波器之前与 SVG 相同,均为正常的坐标变换,
根据 IPIQ 推导的补偿导纳公式可知,式子 P 为
在 simulink 中搭建 SVC 模型,只搭建了 SVC 模型,没有配合
FC,负载为三相不平衡负载,0.2s 时刻投入 SVC,其补偿结果如下
图所示:
上图中第一个为电网电压,第二个为电网电流,第三个为 SVC 补
偿电流,最后一个为功率因数,从仿真结果可以看出,补偿前,三相
电网不平衡,在 0.2s 投入 SVC 后,电网电流三相平衡,电网电压和
电流同相,功率因数为 1,达到补偿目的。
欢迎加微信好友或关注公众号交流
联系方式如下:
微信二维码 公众号二维码