【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 償，也就是并沒(méi)有完全補(bǔ)償負(fù)荷中的感性無(wú)功電流，這個(gè)時(shí)候的電源I落后與端電壓U，（a）圖。在第二種情況下，即為過(guò)補(bǔ)償，也就是能夠在完全補(bǔ)償負(fù)荷中的感性無(wú)功電流的前提下還有容性電流結(jié)余，此時(shí)的端電壓U則落后于電源I，（b）圖。過(guò)補(bǔ)償對(duì)電容器自身的使用壽命的影響有一定的消極影響，這是因?yàn)楫?dāng)剩余容電流出現(xiàn)時(shí)將會(huì)再次升高變壓器的測(cè)電壓，容性無(wú)功功率的消耗減少了電容器壽命。 IC ICφ’ φ’ Iφ U 0 U φ I ICIC IL IL 補(bǔ)償回路工作原理 Working principle of pensation circuit一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)TSC投入到電容當(dāng)中時(shí)，此時(shí)晶閘管處于導(dǎo)通狀態(tài)，并且電容器所預(yù)設(shè)的充電電壓在數(shù)值上與電源電壓一致。因?yàn)殡娙萜骶哂型ń涣鞯奶攸c(diǎn)，所以當(dāng)電容周?chē)霈F(xiàn)較大的電壓突變時(shí)就會(huì)較大的沖擊電流，從而形成交流電通入電源和晶閘管當(dāng)中，將直接損害電子元件。為了盡可能地對(duì)電源以及晶閘管等電子元件進(jìn)行保護(hù)，增加其使用壽命，提高其利用效率，那么必須避免電容遭受到?jīng)_擊電流的影響[8]。如何避免這種風(fēng)險(xiǎn)，則需要保證電容電流的變化不那么大，而呈現(xiàn)出穩(wěn)定的正弦增加態(tài)勢(shì)即可。要想達(dá)到這樣一個(gè)目標(biāo)，必須弄清楚電容電流變化的根本原因，根據(jù)分析，電容電流的變化與電源電壓有著極大的關(guān)系，如果電源電壓恒定，也就是使得電容沒(méi)有電流通入，如果電源電壓的變化呈現(xiàn)正弦變化，那么電容的電流也會(huì)有相同的變化。 功率補(bǔ)償電路圖 Power pensation circuit確定TSC投入電容之時(shí)，電容器的殘壓相位與幅值，以及電源電壓的相位與幅值之間具有等價(jià)關(guān)系，然而，在晶閘管被開(kāi)通之前電容器的充電電壓是很難測(cè)量得到的，那么對(duì)于電容器的殘壓來(lái)說(shuō)，就需要利用其它方式來(lái)進(jìn)行測(cè)量。具體來(lái)說(shuō)，要想使得晶閘管保持導(dǎo)通和平穩(wěn)的狀態(tài)，需要產(chǎn)生一定的脈沖串去觸發(fā)晶閘管，那么滿足這一條件，就需要投入指令來(lái)實(shí)現(xiàn)此脈沖的產(chǎn)生。如果電源電壓在數(shù)值上等于電容的殘壓，于是就可以說(shuō)明此時(shí)晶閘管的電壓的數(shù)值大小是零。在這種情況下，光電耦合器便會(huì)充分發(fā)揮作用，發(fā)出負(fù)脈沖，一旦指令失效或者是撤銷(xiāo)后，就會(huì)使得晶閘管的電流出現(xiàn)過(guò)零，如何再次實(shí)現(xiàn)以上過(guò)零觸發(fā)電路的需求，必須要對(duì)TSC指令再次輸入，才可以再次實(shí)現(xiàn)晶閘管電壓為0。 晶閘管電壓過(guò)零觸發(fā)電路 Thyristor voltage zero crossing trigger circuit反壓觸發(fā)指的是促使晶閘管改變其原有的狀態(tài)，從而形成正向偏置的狀態(tài)使其自動(dòng)導(dǎo)通。究其原因，具體來(lái)說(shuō)是因?yàn)樵谝粋€(gè)周期內(nèi)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)晶閘管反壓的情況，或者是零壓的情況，電源電壓的幅值要略微高于電容器殘壓一些，從而使得觸發(fā)器脈沖序列發(fā)揮作用，進(jìn)而形成反壓觸發(fā)。對(duì)于晶閘管過(guò)零觸發(fā)的來(lái)說(shuō)，它既可以應(yīng)用于電容殘壓較大的情況，也可以應(yīng)用于電容殘壓較小的情況。電容器的殘壓將在何種情況下不利于反壓觸發(fā)的進(jìn)行，也就是電容器殘壓值遠(yuǎn)不及電源最大值時(shí)，因此需要合理控制其殘壓的值。電容器的分組與補(bǔ)償效果之間的關(guān)系密切，那么要想讓電容器的使用時(shí)間加長(zhǎng)，那么就必須要使得電容器的各組的投切頻度值極小，除此之外還應(yīng)該使每個(gè)組的投切次數(shù)差不多。另外還要使得分組容量的值盡可能的低，這是為了免于出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償?shù)那闆r，而又可以獲得較高的補(bǔ)償度。選擇電容器的分組方式非常關(guān)鍵，補(bǔ)償效果的好壞與之有著極大的聯(lián)系，一般來(lái)說(shuō)主要有兩種形式，第一種形式是等容分組方式。這種方式主要優(yōu)勢(shì)是各組的電容器具有相同的容量，在自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中更加簡(jiǎn)便。劣勢(shì)是這種方式對(duì)于更小的補(bǔ)償極差取得難度更大，如果要取得，則需要增加相關(guān)的控制設(shè)備以及分組的組數(shù)等；第二種形式是不等容分組方式。這種方式的優(yōu)勢(shì)在于各組電容器可以具有不同的容量，不用再像第一種形式一樣增加控制設(shè)備以及分組的組數(shù)來(lái)獲取較小補(bǔ)償極差。比如說(shuō)利用16級(jí)組合就可以實(shí)現(xiàn)150kvar的電容，分組比例為8:4:2:1，每個(gè)組的容量為：10kvar, 20kvar, 40kvar, 80kvar，只需4組就可以達(dá)到10kvar的補(bǔ)償級(jí)差，若按等分方式，必須分成15組才能達(dá)到10kvar的補(bǔ)償級(jí)差。根據(jù)上述分析和研究，采用不等容分組這種方式的優(yōu)勢(shì)在于，所需要的電容空間、電容器投切開(kāi)關(guān)的數(shù)量以及補(bǔ)償裝置的數(shù)量等都非常容易滿足，即便是如此簡(jiǎn)單的要求，也仍然取得了非常好的效果。所以，本設(shè)計(jì)中有關(guān)電容器的分組問(wèn)題，選擇的是不等容分組方式，分組比例設(shè)置與上文中相同，為8:4:2:1。第3章 　無(wú)功補(bǔ)償控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的基本原理（TSC）工作流程圖，其主要流程都可以很清晰的看到： TSC系統(tǒng)工作流程圖 Working flow chart of TSC system 主電路連接方式無(wú)功補(bǔ)償控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，其主電路的類(lèi)型有很多，電容器以及晶閘管的連接方式如果不同，就會(huì)有不同的主電路類(lèi)型，下文中主要介紹了三種連接方式。對(duì)于三相電容器來(lái)說(shuō)，補(bǔ)償結(jié)果的好壞與主電路連接方式的選擇密切相關(guān)，此類(lèi)電容器的額定電壓在數(shù)值上就是電網(wǎng)電壓，在此種情況下，應(yīng)該優(yōu)先選擇三角形接法。究其原因，是因?yàn)椴捎萌切谓臃ㄋ玫降臒o(wú)功功率將是采用星形接法的3倍。因此本次關(guān)于無(wú)功補(bǔ)償控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用的是三角形接法。下面就三角形接法的分類(lèi)進(jìn)行闡述。，該接法很難進(jìn)行方向的控制，往往延長(zhǎng)了投切的暫態(tài)過(guò)程。另外，對(duì)于外電路的作用，所展現(xiàn)出來(lái)的特征與和星形無(wú)中線接法是一樣的[9]。從體積方面來(lái)看，這種接法相對(duì)于內(nèi)接法來(lái)說(shuō)更小，適用的條件也更加寬泛，尤其是在三相平衡負(fù)載中能夠更好的使用。，其額定電壓較高，額定電流的值較小，遠(yuǎn)不及相電流的大小。當(dāng)負(fù)載環(huán)境為不平衡時(shí)采用角內(nèi)接法，可以將不同相的電容值進(jìn)行合理的設(shè)置，從而能夠更好地考慮到相負(fù)荷的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償分相。對(duì)于三相不平衡負(fù)荷來(lái)說(shuō)，其補(bǔ)償裝置就采用這種方式，即TSC+TCR。 Main circuit connection mode 無(wú)功補(bǔ)償算法的選擇為了得到更好的精度值，必須保證諧波干擾的值處于較小的條件下進(jìn)行。無(wú)功功率的定義如下： Q=U0I0sinφ ()從上式中可以看出，無(wú)功功率用Q表示，電流有效值用I0表示，電壓、電流的相位差用φ表示。下面針對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)膸追N計(jì)算方法進(jìn)行闡述與介紹。積分法的理論基礎(chǔ)是：sinφ=∫cosφdφ。該方法使得余弦向正弦轉(zhuǎn)化，則使得： U(t)= √2 U0sin(ωt) （） I(t)=√2 I0sin(ωtφ) （） M= （） 如果把式()的M為中間變量，把式()和式()代入式(）化簡(jiǎn)后可以得到：　　　　　　　　　　M=U0I0sinφ=Q （） Q==M （）根據(jù)上式最終得到Q的值[10]。以下對(duì)上式進(jìn)行離散化，在一個(gè)周期內(nèi)，針對(duì)電流和電壓進(jìn)行采樣，采樣次數(shù)設(shè)置為N。用I(k)表示第k次電流采樣值，U(k)表示第k次電壓的采樣值，U(k)’表示u(t)的積分量。則有:Q=M== = （）在進(jìn)行無(wú)功功率測(cè)量時(shí)，采用移相法的方式和積分法相比基本一致，利用sinφ=|cos（φ+90。）|完成正弦向余弦的轉(zhuǎn)換，具體如式（）。 Q=U0I0sinφ== （）式中:角速度，T為電網(wǎng)周期，t為時(shí)間。對(duì)于移相法來(lái)說(shuō)，該測(cè)量方法較為簡(jiǎn)便，步驟有序，主要進(jìn)行3個(gè)關(guān)鍵步驟。第一步，數(shù)據(jù)采樣；第二步，A/D轉(zhuǎn)換，以及采集電壓、電流信號(hào)；第三步，離散化。這里假設(shè)對(duì)每個(gè)周期的電壓和電流采樣N次，則式（）離散化得: