【正文】 qc 39。 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有 SVC 電流 Iac、 Ibc、Icc；母線電壓 Va Vb Vc1； 負荷電流 Ia Ibl、 Icl。 主檢測 電路圖 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 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 第 23 頁 圖 35 SVC 電流、負荷電流、母線電壓 的 dq法 轉(zhuǎn)換 電路圖 如 圖 35 由瞬時無功功率理論，經(jīng) dq 法 轉(zhuǎn)換，將 三相的 SVC 電流、負荷電流、母線電壓轉(zhuǎn)換到 dq 坐標下，方便 之后的 有功和無功的計算及應(yīng)用。通過 BRK 的定時作用，于 時刻， 將 有功 為 ，無功 為 的三相對稱負荷投入 模擬電網(wǎng) 。為了滿足不同甚至是矛盾的控制目標，閉環(huán)控制可以采取各種控制規(guī)律，從最簡單的 PI控制到復(fù)雜的非線性控制。 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)的時間常數(shù)來決定的。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 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。在這里， SVC 的電納參考值將由一個稱為電壓自動調(diào)節(jié) (Automatic Voltage Regulator, AVR)的環(huán)節(jié)來計算。這種方法的優(yōu)點就是補償精度高，基本上不受環(huán)境、溫度、器件老化等因素的影響，缺點就是控制復(fù)雜， PI控制器參數(shù)的選擇對系統(tǒng)的穩(wěn)定性有重大的影響，響應(yīng)速度比開環(huán)控制慢。僅用于需要快速響應(yīng)且精度要求不高的負荷補償。通常開環(huán)控制是閉環(huán)控制的基礎(chǔ)。SVC 在控制系統(tǒng)的指令下，自動調(diào)整 ? ，運行在 UI特性曲線和系統(tǒng)負荷線的交點。 面對電力系統(tǒng)的 閉環(huán)反饋 控制策略 當 SVC 用于電力系統(tǒng)補償時，其目的主要是維持接入點電壓的穩(wěn)定，而由于系統(tǒng)正常條件下可以看作是對稱的，所以通常采用三相對稱控制策略。系統(tǒng)級控制研究從應(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。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 19 頁 3. 2 SVC 控制策略 概述 SVC 的控制通?？梢苑譃閮蓚€層次，即底層的器件與裝置級控制，以及從應(yīng)用系統(tǒng)整體性能考慮的系統(tǒng)級控制。 (2) 負荷為非線性阻抗時負荷電流為： 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。圖中檢測計中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 17 頁 算得到的是α β坐標下的無功分量電流經(jīng)過式（ 311）轉(zhuǎn)換成三相的無功補償時的指令電流信號。 d軸與瞬時電壓向量 V 的方向重合，并以角頻率ω同步旋轉(zhuǎn)， q 軸落后于 d 軸 90? 電流矢量 i可以分解為 di 和 qi 。進行 dq 變換的具體過程是： 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 15 頁 (l) a b c 三相轉(zhuǎn)換到靜止 dq 兩相 對于三相交流系統(tǒng)，當負載端電壓和負載電流滿足以下條件： 0a b cV V V? ? ? (31) 0a b cI I I? ? ? (32) 可用三相 /二相變換將 a b c三相交流量變換到正交的αβ坐標上，如圖 31 (a)所示。從電機工程的觀點來看， dq 矢量屬于同步轉(zhuǎn)子坐標系。 dq 矢量變換 采用 dq 矢量變換理論可以在旋轉(zhuǎn)坐標系中觀察裝置的暫態(tài)過程。隨著時間的推移，這一理論得到了發(fā)展、完善。瞬時無功功率理論，即“ pq”理論，是 80 年代由日本學(xué)者赤木泰文提出來的，它使得電力有源濾波器的研究走出了實驗室，在工業(yè)中得到了應(yīng)用。目前提出的檢測方法主要有以下幾種 :模擬濾波器法、 FBD 法、快速傅立葉變換檢測法、基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論的自適應(yīng)方法、基于瞬時無功功 率理論的方法，本文的檢測技術(shù)采用的是最后一種。 補償裝置對系統(tǒng)無功功率的補償效果很大程度上依賴于對系統(tǒng)電參數(shù)瞬時值的檢測，諧波及無功電流實時檢測的快速性、準確性及靈活性直接關(guān)系影響到其跟蹤補償特性。但傳統(tǒng)理論中的有功功率、無功功率、有功電流、無功電流都是在平均值或相量的意義上定義的，它們只適用于電壓、電流 均為正弦波時的情況，這是因為傳統(tǒng)的發(fā)電機、電動機、電力系統(tǒng)以大于工頻周期的時間間隔來分析研究是足夠用的 。 因此，我們可以通過控制電抗器 L 上串聯(lián)的兩只反并聯(lián)晶閘管的觸發(fā)角 a來控制電抗器吸收的無功功率的值，從而達到動態(tài)無功補償?shù)哪康摹? 圖 25 SVC 無功功率補償曲線 由電力電子的知識我們知道，在交流調(diào)壓器電路接電感性負載時，此電路的有效移相范圍為 90 ~180 。 LQ 是可以控制的，隨 fQ 變化而變化，最終控制系統(tǒng)中的無功 SQ 為一恒定值，從而維持其端電壓實際上不發(fā)生變化。 圖 25 是 SVC 無功功率補償原理曲線。 LC 濾波器的中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 13 頁 設(shè)計，理想情況下使流入系統(tǒng)的諧波電流 fh Lh h chI I I I? ? ? ?? ? ? 。 hI? 為諧波電流。 圖 22 SVC 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型 FC +TCR 型 SVC 的工作原理 由 節(jié)可調(diào)控電抗器 (TCR)產(chǎn)生連續(xù)變化感性無功的基本原理，考慮單相情況，如圖 23 左 所示。該補償響應(yīng)時間快 (小于半周波 )，靈活性大，而且可以連續(xù)調(diào)節(jié)無功輸出，缺點是產(chǎn)生諧波，并且在非對稱情況下，該結(jié)構(gòu)亦無法抵消其發(fā)出的幅值較大的三次諧波，對電網(wǎng)造成不利的影響，但可以通過設(shè)置 FC 的參數(shù)來濾除電網(wǎng)中含量較多的諧波成分，其中 FC 的最大無功容量一般可通過負荷吸收的最大無功計算?？梢宰C明 :在對稱情況下， TCR 可以抵消其發(fā)出的三次諧波。 YTCR 可以補償基波零序電流，但是它的諧波特性較差，會給系統(tǒng)帶來零序電流諧波；△ TCR 不能補償基波零序電流，但是它的諧波特性較好，不會給系統(tǒng)帶來零序電流諧波。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁 FC +TCR 型 SVC 的基本結(jié)構(gòu) 本文中 SVC采用晶閘管控制電抗器 (TCR)和固定電容器 (FC)相結(jié)合的結(jié)構(gòu)。 由于單獨的 TCR 只能吸收無功，而不能發(fā)出無功，為了解決此問題，常常將并聯(lián)電容器與 TCR 配合使用構(gòu)成無功補償器，這樣無功功率便可以從容性到感性之間連續(xù)調(diào)節(jié)。增大觸發(fā)角即可減小補償器的等效電納，這樣就會減小補償電流中的基波分量，即減少了吸收的無功功率。根據(jù)晶閘管的導(dǎo)通角δ與 TCR的等效電納間的關(guān)系 m a x ( sin ) /LLBB ? ? ??? max 1/LLBX? ，當觸發(fā)角?=90? 時，晶閘管全導(dǎo)通，導(dǎo)通角 180? ?? ，與晶閘管串聯(lián)的電抗全部接入電網(wǎng)上，此時電抗器吸收的無功電流最大。在電力系統(tǒng)的補償裝置中，我們只討論基波電流下SVC 的參數(shù)情況，根據(jù)傅立葉分解，基波電流的一般形式可寫為 : 1 1 1( ) c os sini t a t b t???? (24) 再由（ 23）式，電流 i(t)為偶函數(shù)，故有 1 0b? ； 又因為 ， ( ) ( )2Ti t i t? ??， 可得 ： 21 042( ) c o sTa f dTT????? ? (25) 求出 1a 值為 : 1 2 2 sin 2a L? ? ????? (26) 將 (26) 式帶入 (24 )式便可得基波電流的幅值為 : 1 2 2 s in 2VI LL? ? ?????? (27) 用電壓的幅值除上式等號兩側(cè)，一可得可控硅控制的電抗器的電納 TCRB : 1 2 2 s in 2T C R LI BBVL? ? ?????? (28