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静止无功补偿器的控制由沈阳补偿器分析

来源:www.shunziyou.com         发布时间:2018-03-23
沈阳补偿器静止无功补偿器的控制


沈阳补偿器随着现代以来电力电子技术与控制理论的快速发展,出现了许多输电用柔性交流输电系统(FACTS)装置。而作为在电力系统里应用比较广泛的一种FACTS装置,静止无功补偿器(SVC)与传统常用的装置比较,具有响应速度快、可控制性强的优点。当供电网络系统电压变化时,SVC能够快速、平滑地调节,以满足动态无功补偿的需要,同时还能做到分相补偿,对于三相不平衡负荷及冲击负荷都有较强的负荷。PI控制作为一种传统的计算方法,在SVC中得到广泛的应用,但在控制过程中存在一定的超调现象。
本文研究静止无功补偿器进行无功补偿的控制方法,具体将以TCR-MSC型的SVC作为研究的对象,提出一种基于ZN-PI的控制算法,此方法在稳定电网中公共连接点之间的电压的过程中,有较优越的控制性能,并且有计算量较小、易于实现的优点。
1系统描述及控制方法
本文研究的TCR-MSC型的SVC,是由晶闸管控制的投切电抗器(TCR)和机械式投切电容器(MSC)组成。其中,TCR使用的连接方式是“吟型”的,这种连接方式能够减少电网中的三次谐波电流;MSC使用的连接方式是“Y型”的,非线性的负载使用的是与TCR相同的连接方式。
由于TCR是由一个空心的线性电抗器和一对反并联的晶闸管串联组成的,这种结构可以看成是一个可调的电纳,因此只要改变这种结构的触发角,就能够设定不同的电纳值。而同时,因为电网中的电压是基本恒定的,只要设定不同的电纳值就可以使基波电流产生变化,这样就能够达到调节所吸收的无功功率的目的。
1.1 TCR控制

由于晶闸管控制电抗器所提供的感性无功量, 是通过 其触发角的调节来实现。 因此, 在电网系统中, 只要通过测定其容性无功量,  就能够相应地调节触发角后产生适量的感性无功, 目的是使电网中负荷所需的感性无功与容性无功达到平衡,从而使系统电压保持稳定,即Q=QV-QMSC+QTCR, 其中QV为电网所需的全部无功量,QMSC  为 MSC发出的无功, QTCR为TCR吸收的无功。


1.2 控制计算方法
所示为控制方法稳定电网电压的控制效果,其中USL为SVC电压控制器的反馈量,可由USL=K0ITCR  计算得出, 其中调差率K0取3%。经修正后的参考电压(Uref+USL)与Urms的差值Ue作为电压控制器的输入, 控制器输出导纳值BTCR经过导通角计算后得到的导通角啄控制感性无功投入电网的多少。
可以得到电压控制器的输出电纳值
1.3 导纳值的计算方法
由于在SVC系统中,TCR触发角啄的大小和投入MSC的数量m, 是由其导纳值BTCR和BMSC所决定的。触发角啄可由 BTCR的电纳-角度函数求得, 投入MSC的数量m由逻辑控制器输出的高、低电平来控制。
因此,通过公式(7),可得
式中, Bref  为SVC的控制量; B啄为变压器导纳;BL  为TCR的导纳值; Bc为单个MSC的导纳值。
2实验结果
将本文提出的控制方法应用到SVC系统进行仿真研究,其中仿真电路参数设定如下:电源电压采用工频交流10kV;TCR与MSC的最大容量均为10MVar;将变压器视为理想的变压器,B啄的值取为1;用以调整参数的两个正常数k1为0.8,k2为30。
分别为采用本文所提控制方法及传统PI控制方法的效果图(设定安装点电压为1pu),在0.4s时控制其电压降到0.91pu。通过两张图形的对比,可以看出在0.8s时投入SVC装置后,使用本文所研究的控制方法的波形经过1.5T后,公共连接点电压即调整至0.99pu,并且在调整的过程中未出现超调的情况。而由图2容易看出,在0.8s时投入采用传统控制方法的SVC装置,在电压调整过程中存在一定的超调现象,公共连接点电压波形大概经过1.7个周期时间后才达到稳定。
3结论
沈阳补偿器本文针对电网系统电压不稳定的电能质量问题进行了研究,提出了一种电压稳定控制方法。通过应用这种基于ZN-PI的控制算法,使SVC在稳定电网中公共连接点之间的电压的过程中,有较优越的控制性能,并且有计算量较小、易于实现的优点。