SVC的无功补偿仿真研究

图6 三相TCR仿真电路
Fig.6 Simulation circuit of three-phase TCR
三相电源由星形联接的3个交流电压源A、B、C模拟，3个交流电压源相位分别相差120°，各相电压峰值为100V，频率为50Hz。三相中电抗器电感同为L=19mH。6个晶闸管VT1~VT6的触发脉冲依次相差60°，=0°点应定为交流电压源的线电压零点上。取=90°及=120°时为观测点，观测各相线电压和相电流以及电抗器支路电流。
（1）=90°时，线电压、线电流和电感电流如下列图所示：

(a) =90°时，线电压波形

(b) =90°时，线电流波形
(c) =90°时，电感电流波形
图7 =90°时，三相三角联接TCR仿真波形
Fig.7 =90°，waves of three-phase △-connected TCR simulation
（2）=120°时，线电压、线电流和电感电流如下列图所示：

(a) =120°时，线电压波形

(b) =120°时，线电流波形

(c) =120°时，电感电流波形
图8 =120°时，三相三角联接TCR仿真波形
Fig.8 =90°，waves of three-phase △-connected TCR simulation
3.1.2三相三角形联接TCR与单相TCR谐波比较
在=120°时，对单相TCR电流波形和三相TCR线电流波形进行谐波分析比对，结果如图9所示。
通过上述比较明显可以看出，在相同的触发延迟角下，三相6脉冲TCR的电电流波形远比单相TCR电抗器电流波形更加接近正弦波，即电流中谐波含量大幅减少了。

(a) =120°时，单相TCR电流谐波

(b) =120°时，三相三角联接TCR电流谐波
图9 =120°时，单相与三相TCR谐波比较
Fig.9 =120°，comparison of harmonics between single and three phase TCR
因为在单相TCR电流中，包含所有的谐波分量，其中3次谐波电流分量幅度最大，电流波形畸变非常严重；而在三相三角形联接TCR中，相电流中3及3的倍数次谐波是零序电流，它们有相同的相位和幅值，在三角形环路中形成环流，所以在三相线电流中则不存在3及3的倍数次谐波分量，这与图9（b）所示一致，这便使谐波含量大大降低，有效地减小了TCR对电网的谐波污染。
3.2FC+TCR系统仿真
3.2.1FC+TCR系统仿真模型
依据前述理论，搭建完整FC+TCR系统仿真图，如图10所示。

图 10 FC+TCR系统仿真图
Fig.10 Simulation of FC+TCR system
在该系统中：
（1）FC为无源滤波装置，这里仅针对5、7、11次谐波进行单调谐滤波,其具体模型如下：

图11 滤波装置简要模型
Fig.11 Brief model of filter device
其中，C5=916.7，L5=0.442mH；C7=935.4，L7=0.221mH；C11=947，L11=0.088mH；
（2）线电压参数100V；频率为50Hz；TCR电感取L=5mH；
（3）KZ为反馈控制模块，这里采用PI调节的方法进行触发控制。具体的：
通过现有无功电流检测方法得到所需补偿无功电流，作为指令电流；将TCR补偿装置输出的无功电流反馈回来，并与之做差，然后通过PI环节的到所需的控制角。

图12 PI环节简要模型
Fig.12 Brief model of PI segment
3.2.2FC+TCR仿真分析
建立上述模型后，以上述模型为基础进行仿真。
（1）当负载为感性，且有功P=20Mw，无功Q=50Mvar时，相关电流波形如下：

（a）补偿前A相电压与电流

（b） 补偿后A相电压与电流
（c）在0.1s投切补偿装置时，补偿前后A相电压与电流
图13 感性负载仿真波形
Fig.13 Waves of inductive load simulation
（2）当负载为容性，且有功P=20Mw，无功Q=40Mvar时，相关电流波形如下：

（a）补偿前A相电压与电流

（b）补偿后A相电流波形

（c）在0.1s投切补偿装置时，补偿前后A相电压与电流
图14 容性负载仿真波形
Fig.14 Waves of capacitive load simulation
4结语
本文介绍了FC+TCR型静止无功补偿器的基本结构和补偿基本原理，并具体分析了系统无功电流检测的方法和SVC的控制策略，继而完成了FC+TCR型SVC的仿真建模。在此基础上，利用PSCAD仿真工具，对系统有无SVC的情况进行仿真。通过对所得到的仿真波形进行比对和分析，很好的验证了FC+TCR型SVC的无功补偿作用，完成了对其的仿真研究。
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