自动化技术|静止无功补偿器控制策略综合研究

水暖之家讯：静止无功补偿器简称SVC,晶闸管控制电抗器(TCR)型的动态无功补偿装置是SVC的主要形式之一。SVC具有稳定电压、提高功率因数、抑制三相不平衡、消除谐波的功能。配电系统中大量工业用户,其负载如电弧炉、轧机等都具有无功冲击、三相不平衡、谐波较大的问题,安装SVC对于改善配电系统供电电能质量,提高设备运行效率会起到较大的作用。目前SVC在改善功率因数和谐波等方面能够达到要求,但在稳定电压,特别是减小由电压波动引起的闪变方面效果并不理想,甚至从国外引进的SVC在我国配电系统中运行后,其闪变指标也不能达到IEC标准的要求。该现象的主要原因是其控制系统对于剧烈变化的无功负载动态响应时间不够,不能快速跟踪补偿。研究表明,SVC动态响应时间如果大于40ms,其对闪变的抑制作用就基本消失,如果动态响应时间更长,对闪变甚至具有放大作用。因此,研究并制定快速、有效的SVC控制策略,会大大提高其动态响应时间,对于配电系统静止无功补偿器具有十分重要的意义。

1 配电系统SVC控制策略的选择

配电系统的电压波动主要是由于快速变化的无功负载引起的,因此传统的SVC控制策略多以无功负载为控制对象,一方面提高了系统功率因数,另一方面抑制了电压波动。SVC的另一种控制策略是以母线电压为控制对象,通过改变SVC输出的无功功率直接稳定电压。

1.1 开环无功控制策略

通过改变晶闸管触发角控制电抗器发出的感性无功电流,配合SVC滤波器的容性无功电流,直接对感性无功负载进行跟踪补偿,这种无功补偿的控制策略具有直接、快速的作用,属于开环控制。负载无功功率的计算周期可以是整周波也可以是半周波。无功功率的补偿可以是三相对称的,也可以是分相的。

整周波的三相对称无功控制策略就是通过一个完整周波(20ms)内的三相电压uab、ubc、uca,负载电流ia、ib、ic,计算三相需补偿的总无功功率Q,进而进行三相平均对称补偿。无功负载的计算周期也可以缩短到半周波(10ms)以提高其动态响应时间。该控制策略不能补偿掉负序电流,只适合于三相平衡的负载,对于电弧炉等负序电流较大的负载不太适宜。分相无功控制策略则是应用Steinmetz阻抗补偿原理,由三相电压uab、ubc、uca和三相负载电流ia、ib、ic计算负载导纳Gl+jBl,通过Steinmetz原理(见式1)计算出补偿电纳值,进而进行三相不对称补偿。这种控制策略功率因数可补偿到1,负载的负序电流理论上也可完全被补偿掉。

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