【正文】 I? ? ? ? ?? ? ? ? ????? ???????? ????? ???? ? ? ? ? ? ????????? ????? （ 314） 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁 di 和 qi 是直流分量，分別為有功分量和無功分量。 (2) 負(fù)荷為非線性阻抗時(shí)負(fù)荷電流為： 2 si n( )22 si n( )322 si n( )3nnnab n nncnnnI n tii I n tiI n t??? ? ?? ? ?????????? ? ? ?????????????????? （ 315） 應(yīng)用 dq矢量變換理論： ? ?? ?1122si n si n( ) si n( )2 33223c os c os( ) c os( )33c os ( 1 )3si n ( 1 )adbqcnnnnnnit t tiiit t t iI n tI n t? ? ? ? ?? ? ? ? ??????????? ???????? ????????? ? ? ? ? ? ????????????????????? （ 316） 上式所得 di 、 qi 經(jīng) LPF濾波，得 ： co s3sind iiqi IIi???? ????? ????? ???? （ 317） di 、 qi 的計(jì)算結(jié)果分解成： d d di i i ??? （ 318） d q qi i i ??? （ 319） 其中， di 、 qi 分別是 di 、 qi 的平均值或直流分量，是基波有功分量和基波無功分量。di? 、 qi? 分別為 di 、 qi 的交流分量，是諧波量。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁 3. 2 SVC 控制策略 概述 SVC 的控制通?？梢苑譃閮蓚€(gè)層次，即底層的器件與裝置級(jí)控制，以及從應(yīng)用系統(tǒng)整體性能考慮的系統(tǒng)級(jí)控制。器件和裝置級(jí)控制主要研究與電力電子電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)密切相關(guān)的脈沖控制方法，考慮精確到微秒級(jí)的電力電子器件的關(guān)斷與開通，從而將不同結(jié)構(gòu)形式的 SVC 封裝成具有一定模型并可靈活控制的“電抗”或“無功功率源” 。系統(tǒng)級(jí)控制研究從應(yīng) 用系統(tǒng)的需求出發(fā)，基于一定的控制策略向 SVC 底層控制提供“電抗”或“無功功率源”的參考值。 SVC 器件和裝置級(jí)控制跟具體采用的電力電子拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)密切相關(guān)，前面介紹各類 SVC 時(shí)已經(jīng)簡(jiǎn)單介紹過了，本文將從電力系統(tǒng)的需求出發(fā)來討論 SVC 的控制系統(tǒng)。 面對(duì)電力系統(tǒng)的 閉環(huán)反饋 控制策略 當(dāng) SVC 用于電力系統(tǒng)補(bǔ)償時(shí)，其目的主要是維持接入點(diǎn)電壓的穩(wěn)定，而由于系統(tǒng)正常條件下可以看作是對(duì)稱的，所以通常采用三相對(duì)稱控制策略。注意到 SVC 的主要特性是電壓 電流 (UI)特性，對(duì)不同的系統(tǒng)電壓，TCR 支路的電流的波形和有 效值取決于電抗器的感抗和觸發(fā)延遲角 (? )。SVC 在控制系統(tǒng)的指令下，自動(dòng)調(diào)整 ? ，運(yùn)行在 UI特性曲線和系統(tǒng)負(fù)荷線的交點(diǎn)。 在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)控制目標(biāo)的不同通常采用開環(huán)和閉環(huán)兩種基本控制形式 。通常開環(huán)控制是閉環(huán)控制的基礎(chǔ)。開環(huán)控制的優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單可靠，沒有穩(wěn)定性的問題，響應(yīng)速度快，缺點(diǎn)就是補(bǔ)償精度不精確，容易受環(huán)境、溫度、器件老化等囚素的影響。僅用于需要快速響應(yīng)且精度要求不高的負(fù)荷補(bǔ)償。第二種就是本文選用的 閉環(huán)控制，這種方法檢測(cè)的是電源電流，通過 PI 控制器來進(jìn)行反饋控制。這種方法的優(yōu)點(diǎn)就是補(bǔ)償精度高，基本上不受環(huán)境、溫度、器件老化等因素的影響，缺點(diǎn)就是控制復(fù)雜， PI控制器參數(shù)的選擇對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有重大的影響，響應(yīng)速度比開環(huán)控制慢。 以開環(huán)控制為基礎(chǔ)構(gòu)造的閉環(huán)控制如圖 33 所示。在這里， SVC 的電納參考值將由一個(gè)稱為電壓自動(dòng)調(diào)節(jié) (Automatic Voltage Regulator, AVR)的環(huán)節(jié)來計(jì)算。 AVR 的工作原理是 :當(dāng)其檢測(cè)到電壓偏差 (即母線電壓和參考電壓之間的差值 )后，就按照一定的控制規(guī)律， 如比例 積分 (PI)控制規(guī)律 調(diào)節(jié) SVC 電納參考值，從而改變負(fù)荷母線上總的無功電流大小，調(diào)節(jié)線路和變壓器上的壓降，直到被測(cè)點(diǎn)電壓誤差減小到可接受的水平為止。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁 圖 33 SVC 的閉環(huán)控制規(guī)律結(jié)構(gòu) (AVR ) 設(shè) AVR 采用 PI 控制規(guī)律，則 SVC 電納參考值由下式?jīng)Q定，即 : 1ref pB k U k U dt? ? ? ?? （ 320） 其中， pk ， 1k 分別為比例和積分增 益 ； AVR 的輸出經(jīng)限幅環(huán)節(jié)后，產(chǎn)生所需的 SVC 電納參考值。只要給定負(fù)荷母線電壓的參考值，整個(gè)控制系統(tǒng)能根據(jù)測(cè)量的母線電壓，自動(dòng)調(diào)節(jié) SVC 的電納值，使得負(fù)荷母線的實(shí)際電壓等于參考值，達(dá)到閉環(huán)調(diào)節(jié)的效果。 這是應(yīng)用 SVC 維持電網(wǎng)某一母線電壓恒定的控制思路，其中閉環(huán)控制的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性是由控制環(huán)的總放大系數(shù)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)來決定的。實(shí)際上， SVC 可通過采用適當(dāng)?shù)目刂埔?guī)律來改善電力系統(tǒng)各種動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。為了滿足不同甚至是矛盾的控制目標(biāo)，閉環(huán)控制可以采取各種控制規(guī)律，從最簡(jiǎn)單的 PI控制到復(fù)雜的非線性控制。 仿真主 電路 圖 的檢測(cè)控制分析 仿真主 接線 圖 某系統(tǒng) SVC采用 FC+TCR型 SVC單相結(jié)構(gòu)進(jìn)行無功補(bǔ)償： FC與 TCR并聯(lián)；在 PSCAD 環(huán)境下構(gòu)建 三相結(jié)構(gòu) 電路模型 ， 示意圖如下： 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁 G4G1G6G3G2G5BR KIclTTTIalIblTT i m e dBr e a ke rL o g i cO p e n @ t 0l o a d0.027983 [H]0.027983 [H]0.027983 [H]IbcI ccCBABRKl o a dV b 1NBl o a dT TIacABCABC1 0 . 0 [ kV ]211 1 0 . 0 [ kV ]4 0 . 0 [ M V A ]V c1NCV caV b cV a b3 8 2 [ u F ]3 8 2 [ u F ]3 8 2 [ u F ]V a 1NAABCl o a d l o a d l o a d 圖 34 仿真主接線圖 電路模型 參數(shù)分析如下： 如圖 34，電源為 110KV， 50Hz 三相對(duì)稱電源，通過變壓器向有功 MW，無功 MVAR 的三相對(duì)稱負(fù)荷供電。通過 BRK 的定時(shí)作用，于 時(shí)刻， 將 有功 為 ，無功 為 的三相對(duì)稱負(fù)荷投入 模擬電網(wǎng) 。為了降低大負(fù)荷投入，無功不 足帶來的電壓降低，故安裝了 FC+TCR 型 SVC一套如圖右半部分，其中電感參數(shù)為 ，電容的參數(shù)為 382uF。 主檢測(cè) 電路圖 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁 t ra n s f o rm a t i o n o f p h a s eq u a n t i t i e s i n t o a l p h a , b e t a o n e sI ccNDN / DNDN / DI b a s eI b a s eI b a s eNDN / DI b cI a cA A l p h aB Be t aCA BCtoA l p h a Be t aSy nT ra n s f o rmI cdI cqSV C 電流 $ I D = $ IA * co s ( 100 * PI _ * T i m e )+ $ IB * s i n ( 100 * PI _ * T i m e ) $ I Q = $ IA * s i n ( 100 * PI _ * T i m e )+ $ IB * co s ( 100 * PI _ * T i m e ) I a lI b lI c lNDN / DNDN / DNDN / DI b a s eI b a s eI b a s eA A l p h aB B e t aCA B CtoA l p h a B e t aSy nT ra n s f o rmI l dI l q1 . 8負(fù)荷電流 V a 1A A l p h aB Be t aCA BCtoA l p h a Be t aV c1V b 1NN / DNDN / DNDN / DV b a s eV b a s eV b a s eR M SSy nT ra n s f o rmVdVq8 . 1 6母線電壓 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁 圖 35 SVC 電流、負(fù)荷電流、母線電壓 的 dq法 轉(zhuǎn)換 電路圖 如 圖 35 由瞬時(shí)無功功率理論，經(jīng) dq 法 轉(zhuǎn)換，將 三相的 SVC 電流、負(fù)荷電流、母線電壓轉(zhuǎn)換到 dq 坐標(biāo)下，方便 之后的 有功和無功的計(jì)算及應(yīng)用。 具體而言，由 SVC 電流 Iac、 Ibc、 Icc 經(jīng)變換得 Icd、 Icq；由 負(fù)荷電流 Ia Ibl、 Icl 經(jīng)變換得 Ild、 Ilq；由母線電壓 Va Vb Vc1 經(jīng)變換得 Vd、 Vq。 主控制電路圖 (1) 主控制電路外觀圖 G1G2G3G4G5Ia lIb lIclV a 1V b 1V c1IccIb cIa c G6C o n tro lSy s te m 圖 36主控制電路外觀圖 如圖示，我們可以清楚地看出控制器的輸入信號(hào)有 SVC 電流 Iac、 Ibc、Icc；母線電壓 Va Vb Vc1； 負(fù)荷電流 Ia Ibl、 Icl。 (2) 主控制電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁 **qc_inst filteredDF+DF+R e a ct i v e Po w e r re f e re n ceQref*0 . 0 1 7 4 5 3 3Ph a s e R a dD+F+T ri g e ri n g A n g l eBt crnL i n e PSDD+FI cdI cqQ C i n s tql_inst filteredQ L i n s tB+Fql_instqc_instB+FPI co n t ro l l e r o fR e a ct i v e Po w e r f e e d b a cka f t e r f i l t e ri n g o f re a ct i v e p o w e r 39。qc 39。o n l y a c co m p o n e n t o f t h ei n s t a n t a n e o u s re a ct i v e p o w e r o f co m p e n s a t o r i s l e f t計(jì)算補(bǔ)償瞬時(shí)無功功率ca l cu l a t i o n o f i n s t a n t a n e o u s