SVC算法及原理

1、SVC算法及原理2.1 SVC的基本结构和工作原理传统的无功功率动态补偿装置是同步调相机 (Sy nchronous Condenser -SC, 但因其损耗、噪声都较大，运行维护复杂，响应速度慢，随着电力电子技术的发 展已被静止型无功补偿装置(Static Var Compensato-SVC所取代。静止无功补偿装 置(SVC)这个词通常是专指使用晶闸管的静止无功补偿装置，包括晶闸管控制电 抗器(Thyristor Controlled Reacto-TCR )和晶闸管投切电容(ThyristorSwitched Capacitor-TSC),以及两者的混合装置(TCR+TSC)，或者晶闸管

2、控制电抗器与固 定电容器(Fixed Capacitor一 FC)或机械投切电容器混合使用的装置(如TCR+FC, TCR+MSC 等)。2.1.1 TCR 型SVC如图2-1所示，TCR的原理结构就是两个反并联晶闸管与一个电抗器相串联， 三相通常采用三角形联结。将其投切于电网，相当于电感负载的交流调压电路结 构。其中电抗器为储能元件，即吸收感性无功。通过调整触发延迟角改变系统等 效电纳，从而调节补偿器的等效电抗，达到调节吸收感性无功的作用。TCR触发角a的变化范围为90 -180，随着a从90 -180 变化，流过电感上的电流h从正波 变为非正弦波，幅值逐渐减小，最后变成零。增大控制角，其效

3、果是减少了电流 中的基波分量，这相当于增大电抗器的感抗，减少其无功功率和电流。就电流的 基波分量而言，可控硅控制电抗器是一个可控电纳，因而可用作静止补偿器。 为导通角，电(a)(b)图2.1 TCR的单相电路结构及伏安特性流的瞬时值由下式决定：r<2vt.(2.1)TXr丿0式中U是电压有效值Xi是电抗器的基频电抗（以门计）;a是触发延迟角（即控 制角），时间原点选定为电压朝正向变化的过零点。基频分量由傅里叶分析法求 出，如下式所示：（2.2）Ii为基频电流的有效值，单位为安(A)62:为导通角，由下式与a相关联:(2.3)可将式（2.2 ）写成:ii= Bl.（ 2.4）式中BL为可调

4、节基频电纳，它由导通角按照下式所决定的规律来调节：sin、BlU二XL（2.5）Bl的最大值是1/XL，当a =0：. =180 时，亦即可控硅控制器完全导电时出 现；最小值为零，当a =减=180时得到。这种控制原理称为相控。由于负荷 通常为感性，因而TCR支路常与TSC, FC或MSC起构成一个双向无功补偿装2.1.2 TSC 型 SVC图2-2为TSC的原理结构及其伏安特性。由TSC的原理电路图可知，两个反并 联晶闸管起将电容器并入电网或从电网断开的作用，而串联的小电感只是用来抑 制电容器投入电网时可能造成的冲击电流。TSC实际上是断续可调的吸收容性无 功功率的动态无功补偿器。从图2-2

5、可知，其A, B, C为无功调节的三个等级，而 所给出的电路原理结构图只为多组投切电容器中的一组。电容器分组的方法比较灵活，通常采用二进制方案I;(h)图22 TSC的单相原理图及伏安特性3三相负荷不平衡补偿算法三相不对称负荷的供电系统，在负荷接入点装设了具有三相不对称补偿功能 的SVC装置。SVC补偿装置采用三角形接法，三相等值电纳分别为 Bab.c、Bbc.c 和Bcac。设三相电源电压对称，则SVC各相补偿电流以及电源电流可以表示如下：-兀厂（1-/）赊 8图2.3补偿系统结构图(2.6)(2.7)一 £ 、a髦+ -B-tor-对于上述三相电流应用对称分量法， 可以得到相应的

6、序分量表达式，其中零 序分量为零。从序分量角度讲，SVC成为理想补偿器应满足下面两个条件：（1）补偿后三相电源电流对称，即电源电流中不含有负序分量，从数学上 讲则表现为：I 2s=0（2）补偿后电源的正序无功功率为0,即电源电流正序分量的虚部为零， 数 学上则表现为：Im i：s=0上式中，下标“ 1”代表正序分量，下标“ 2”代表负序分量。按照上述的两个理想补偿条件，由公式（2.6）, （2.7）则可以求出用负荷电流相量表示的补偿电纳) + Im(虬)-【mg: 2U)=) +/) -j )1(2.8)主丄尸小）十）-】mQJd）主丄尸小）十）-】mQJd）兀 L 丄Im(O 7h)+【m(

7、人 f) -Im(a/Aj)此式是电纳补偿算法的基础，下面所述的几种具体补偿算法均由此式推演而 来。3. 1 特定时刻采样算法lm（l：i）表示A相电流的无功分量，它与A相电流瞬时值i。有如下关系：(2.9)因此，式（2.8 ）可以改写为:= 0=0iT = QXi+ k1? 6 1cadua / dr > 0dub /dt >0d 叭 / di >0132/(2.10)3J1Uu, = 0=0 dujdt> ，fldub / di >0*这样，所需的补偿电纳可用三相电流的抽样值表示。抽样瞬间分别用ua，Ub，Uc过零变正的时刻。上式可以直接用作补偿器的控制基础。

8、因为Ua，Ub，Uc过零变正的时刻是以2二/3电角度的时间间隔出现的，用以确定每一个所需要 的补偿电纳的信号大体上每周期更新三次。3. 2基于平均功率的补偿算法考虑到三相电压对称，因为u a=U，U b = a2U，U c =aU式（2.8）也可改写为：3/主丄尸小）十）-】mQJd）(2.11)由于下式关系：以及相电压与线电压的的如下关系：(2.12)(2.13)因此式（2.11）最后变成:必'=总尹x f； +心卜厂S t)diHx + $5 + f-认财(2.14)Bg r = 3/萨 x y f(Vr f 十讥 J W式（2.14）可以作为补偿控制器控制系统的基础，因为右边的所

9、有数学运算可 以用电子电路来完成，积分周期或平均周期都如上式取为一周， 如果采用数字化 的控制器，贝忻面的积分用求和表达式代替即可。其中N为一个积分周期内的采用点数；n为当前时刻；k为第k时刻。Em严玄空'£%4+%"）%冏-也'"）II押(2.15)yJjU N叶林曳“产詰沪冷£（%心（灯如m（灯-町 W”）3.3基于瞬时无功功率的补偿算法在三相电压对称条件下，由公式（2.8）可得：叽 二韦口祇九）+ Im附几）"mW）JlsZ* * 二吕rlm（Vi） + Im&九）-IniQ；）纸几）+ bn©九）-1田心几川(2.16)令q = ImU I ，则式(2.16)可改写为:(2.17)5 =h -竽") ' i=补gm