靜止無功補償器進行無功補償的控製方法

作為在電力係統裏應用比較廣泛的一種FACTS裝置，靜止無功補償器（SVC）與傳統常用的裝置比較，具有響應速度快、可控製性強的優點。當供電網絡係統電壓變化時，SVC能夠快速、平滑地調節，以滿足動態無功補償的需要，同時還能做到分相補償，對於三相不平衡負荷及衝擊負荷都有較強的負荷。PI控製作為一種傳統的計算方法，在SVC中得到廣泛的應用，但在控製過程中存在一定的超調現象。
本文研究靜止無功補償器進行無功補償的控製方法，具體將以TCR-MSC型的SVC作為研究的對象，提出一種基於ZN-PI的控製算法，此方法在穩定電網中公共連接點之間的電壓的過程中，有較優越的控製性能，並且有計算量較小、易於實現的優點。
1係統描述及控製方法
本文研究的TCR-MSC型的SVC，是由晶閘管控製的投切電抗器（TCR）和機械式投切電容器（MSC）組成。其中，TCR使用的連接方式是“吟型”的，這種連接方式能夠減少電網中的三次諧波電流；MSC使用的連接方式是“Y型”的，非線性的負載使用的是與TCR相同的連接方式。
由於TCR是由一個空心的線性電抗器和一對反並聯的晶閘管串聯組成的，這種結構可以看成是一個可調的電納，因此隻要改變這種結構的觸發角，就能夠設定不同的電納值。而同時，因為電網中的電壓是基本恒定的，隻要設定不同的電納值就可以使基波電流產生變化，這樣就能夠達到調節所吸收的無功功率的目的。
1.1 TCR控製
由於晶閘管控製電抗器所提供的感性無功量， 是通過 其觸發角的調節來實現。 因此， 在電網係統中， 隻要通過測定其容性無功量， 就能夠相應地調節觸發角後產生適量的感性無功， 目的是使電網中負荷所需的感性無功與容性無功達到平衡，從而使係統電壓保持穩定，即Q=QV-QMSC+QTCR， 其中QV為電網所需的全部無功量，QMSC 為MSC發出的無功， QTCR為TCR吸收的無功。
1.2 控製計算方法
圖1所示為控製方法穩定電網電壓的控製效果，其中USL為SVC電壓控製器的反饋量，可由USL=K0ITCR計算得出， 其中調差率K0取3%。經修正後的參考電壓(Uref+USL)與Urms的差值Ue作為電壓控製器的輸入， 控製器輸出導納值BTCR經過導通角計算後得到的導通角啄控製感性無功投入電網的多少。

由圖1可以得到電壓控製器的輸出電納值

1.3 導納值的計算方法
由於在SVC係統中，TCR觸發角啄的大小和投入MSC的數量m， 是由其導納值BTCR和BMSC所決定的。觸發角啄可由 BTCR的電納-角度函數求得， 投入MSC的數量m由邏輯控製器輸出的高、低電平來控製。
因此，通過公式（7），可得

式中， Bref 為SVC的控製量； B啄為變壓器導納；BL 為TCR的導納值； Bc為單個MSC的導納值。
2實驗結果
將本文提出的控製方法應用到SVC係統進行仿真研究，其中仿真電路參數設定如下：電源電壓采用工頻交流10kV；TCR與MSC的最大容量均為10MVar；將變壓器視為理想的變壓器，B啄的值取為1；用以調整參數的兩個正常數k1為0.8，k2為30。
如圖2、圖3分別為采用本文所提控製方法及傳統PI控製方法的效果圖（設定安裝點電壓為1pu），在0.4s時控製其電壓降到0.91pu。通過兩張圖形的對比，可以看出在0.8s時投入SVC裝置後，使用本文所研究的控製方法的波形經過1.5T後，公共連接點電壓即調整至0.99pu，並且在調整的過程中未出現超調的情況。而由圖2容易看出，在0.8s時投入采用傳統控製方法的SVC裝置，在電壓調整過程中存在一定的超調現象，公共連接點電壓波形大概經過1.7個周期時間後才達到穩定。

3結論
本文針對電網係統電壓不穩定的電能質量問題進行了研究，提出了一種電壓穩定控製方法。通過應用這種基於ZN-PI的控製算法，使SVC在穩定電網中公共連接點之間的電壓的過程中，有較優越的控製性能，並且有計算量較小、易於實現的優點。