基于無(wú)功電流檢測(cè)TCR不平衡系統(tǒng)的仿真研究

摘 要 本文提出一種新的TCR無(wú)功電流的檢測(cè)方法，并對(duì)該理論進(jìn)行建模仿真，確定了該方法在TCR 不平衡系統(tǒng)補(bǔ)償?shù)目尚行浴?/p>

【關(guān)鍵詞】TCR 電流 不平衡 仿真

在實(shí)際工作中存在大量的不平衡負(fù)荷的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行。TCR的控制方法是無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)中的核心組成部分，是研究無(wú)功補(bǔ)償裝置的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)。

1 TCR無(wú)功電流檢測(cè)方法

傳統(tǒng)的系統(tǒng)電流檢測(cè)方法都是以相電壓是平衡對(duì)稱為假設(shè)條件，然而實(shí)際應(yīng)用中，電壓中往往不僅僅包含負(fù)載基波正序分量，還包含負(fù)序和零序分量等，這將造成電網(wǎng)電壓的畸變和諧波污染等原因，如果仍然采用之前的方法進(jìn)行電流檢測(cè)將會(huì)引起檢測(cè)不準(zhǔn)確，從而造成補(bǔ)償精度的不足。因此，為了考慮實(shí)際電網(wǎng)電壓的影響，檢測(cè)過(guò)程中采用的是只用實(shí)際瞬時(shí)相電壓的基波正序分量，這樣就可以不受諧波污染、電壓畸變等原因造成補(bǔ)償電流檢測(cè)不精準(zhǔn)的約束，使補(bǔ)償?shù)碾娏鞲泳_。

如果已知實(shí)際的瞬時(shí)電網(wǎng)電壓分別為ua、ub和uc，則它們所含零序分量都等于

。

如果去除掉電網(wǎng)電壓中的零序分量可得：

去除掉零序分量之后，、和中只包含正序分量和負(fù)序分量。如果從、和中分離出基波正序分量，就可以解決實(shí)際中補(bǔ)償精度不佳的問(wèn)題。

2 TCR無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)仿真

TCR無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)應(yīng)能檢測(cè)系統(tǒng)的三相電壓與電流值，及其頻率等參數(shù)，從而計(jì)算需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功值，進(jìn)而控制觸發(fā)電路，在特定的觸發(fā)時(shí)刻觸發(fā)晶閘管，使電抗器這算到并聯(lián)負(fù)載電路中吸收無(wú)功功率，起到調(diào)節(jié)無(wú)功功率的作用。TCR無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)主要由以下幾部分模塊電路組成：

2.1 電源模塊

三相可編程電壓電源，可以控制輸出瞬時(shí)有功功率和瞬時(shí)無(wú)功功率值，為負(fù)載提供相應(yīng)的能量。

2.2 檢測(cè)采樣電路

為了更好的控制無(wú)功補(bǔ)償?shù)男阅埽刂凭чl管的投切時(shí)間調(diào)節(jié)并入系統(tǒng)中的電納值，因此需要了解系統(tǒng)的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)，檢測(cè)系統(tǒng)的三相電壓和電流及其對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理，其檢查的精度和速度將決定控制方法的優(yōu)良。

2.3 控制電路

根據(jù)檢測(cè)電路檢測(cè)到的三相交流電壓和交流電流等采樣量值采用改進(jìn)的無(wú)功補(bǔ)償控制方法，首先去除三相交流電壓中的零序分量，之后再分離得到基波正序電壓，乘以變換矩陣得到uα、uβ，經(jīng)計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的無(wú)功功率正序分量、無(wú)功功率負(fù)序分析和有功功率的正序分量。緊接著再計(jì)算出負(fù)載基波正序電流虛部、負(fù)載基波負(fù)序電流實(shí)部、負(fù)載基波負(fù)序電流虛部，從而計(jì)算需要投切的并聯(lián)導(dǎo)納值，也就是控制電路輸出的觸發(fā)信號(hào)，產(chǎn)生相應(yīng)觸發(fā)延遲角的晶閘管觸發(fā)脈沖。

2.4 TCR電路

無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)的核心部分，三相的晶閘管控制電抗器，采用兩個(gè)可控晶閘管反向并聯(lián)在一起之后串聯(lián)一個(gè)電抗器，三相TCR之間采用的是角型聯(lián)接形式，便于降低系統(tǒng)的三次或者三倍頻的高次諧波的影響；

2.5 FC電路

三相固定的電容補(bǔ)償器，具有補(bǔ)償無(wú)功功率及濾除高次諧波的作用，此部分即可發(fā)出無(wú)功功率，又可以降低諧波危害的能力；

2.6 負(fù)載電路

由三相感性負(fù)載組成。

3 結(jié)果分析

本文仿真模型中的參數(shù)設(shè)定為系統(tǒng)三相交流電的額定電壓有效值為U=10kV，系統(tǒng)頻率采用工頻50Hz，三相不平衡負(fù)荷分別為zab=7.2+j9.6、zbc=1.5+j2.1、zca=36.2+j48.1，負(fù)荷電流不對(duì)稱度，TCR的無(wú)功容量為1.5Mvar。

圖1所示為采用改進(jìn)電流檢測(cè)方法補(bǔ)償后的三相電流波形、三相電流不平衡度和三相相電壓和電流相位波形圖。從波形圖中可以看出三相電流基本達(dá)到了平衡，A相電流、B相電流和C相電流偏差不大，三相的不平衡度減小到為0.22左右。三相相電壓和對(duì)應(yīng)的三相相電流相位幾乎同相位，功率因數(shù)幾乎達(dá)到了1，三相補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功容量分別為0.25Mvar、1.32Mvar和0.27Mvar。

從補(bǔ)償后三相電壓電流波形可以看出，三相負(fù)載中的電流基本達(dá)到平衡，各相的電壓和電流相位接近于重合，功率因數(shù)接近1。

4 結(jié)論

本章提出改進(jìn)的無(wú)功補(bǔ)償電流檢測(cè)方法。通過(guò)軟件仿真，分析了采用改進(jìn)的無(wú)功補(bǔ)償電流檢測(cè)方法仿真結(jié)果，通過(guò)改進(jìn)的電流檢測(cè)方法可知三相電流基本達(dá)到平衡，不平衡度降低到允許的范圍之內(nèi)，功率因數(shù)接近1，電壓和電流基本達(dá)到了同相位，瞬時(shí)功率波動(dòng)較小。

參考文獻(xiàn)

[1]李建奇，羅安，湯賜，唐杰.一種新型負(fù)序基波電流檢測(cè)方法及其應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2006，32（15）：71-74.

[2]李穎，張鴿梅.晶閘管串聯(lián)調(diào)壓電容無(wú)功補(bǔ)償裝置及其應(yīng)用[J]機(jī)械與電子，2010，47（07）：78-80.

[3]鄧文浪，楊欣榮，朱建林.不平衡負(fù)載情況下基于雙序dq坐標(biāo)系雙級(jí)矩陣變換器的閉環(huán)控制研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2006：70-75.

作者簡(jiǎn)介

孟杰（1962-），男，大學(xué)專科學(xué)歷。現(xiàn)供職于遼陽(yáng)電力設(shè)備制造有限公司。主要研究方向?yàn)楣I(yè)電氣自動(dòng)化。

作者單位

遼陽(yáng)電力設(shè)備制造有限公司 遼寧省遼陽(yáng)市 111000