基于無功電流檢測TCR不平衡系統的仿真研究

摘 要 本文提出一種新的TCR無功電流的檢測方法，并對該理論進行建模仿真，確定了該方法在TCR 不平衡系統補償的可行性。

【關鍵詞】TCR 電流 不平衡 仿真

在實際工作中存在大量的不平衡負荷的現象，嚴重影響系統的穩定安全運行。TCR的控制方法是無功補償系統中的核心組成部分，是研究無功補償裝置的關鍵技術點。

1 TCR無功電流檢測方法

傳統的系統電流檢測方法都是以相電壓是平衡對稱為假設條件，然而實際應用中，電壓中往往不僅僅包含負載基波正序分量，還包含負序和零序分量等，這將造成電網電壓的畸變和諧波污染等原因，如果仍然采用之前的方法進行電流檢測將會引起檢測不準確，從而造成補償精度的不足。因此，為了考慮實際電網電壓的影響，檢測過程中采用的是只用實際瞬時相電壓的基波正序分量，這樣就可以不受諧波污染、電壓畸變等原因造成補償電流檢測不精準的約束，使補償的電流更加精確。

如果已知實際的瞬時電網電壓分別為ua、ub和uc，則它們所含零序分量都等于

。

如果去除掉電網電壓中的零序分量可得：

去除掉零序分量之后，、和中只包含正序分量和負序分量。如果從、和中分離出基波正序分量，就可以解決實際中補償精度不佳的問題。

2 TCR無功補償系統仿真

TCR無功補償系統應能檢測系統的三相電壓與電流值，及其頻率等參數，從而計算需要補償的無功值，進而控制觸發電路，在特定的觸發時刻觸發晶閘管，使電抗器這算到并聯負載電路中吸收無功功率，起到調節無功功率的作用。TCR無功補償系統主要由以下幾部分模塊電路組成：

2.1 電源模塊

三相可編程電壓電源，可以控制輸出瞬時有功功率和瞬時無功功率值，為負載提供相應的能量。

2.2 檢測采樣電路

為了更好的控制無功補償的性能，控制晶閘管的投切時間調節并入系統中的電納值，因此需要了解系統的實時工作狀態，檢測系統的三相電壓和電流及其對檢測信號進行處理，其檢查的精度和速度將決定控制方法的優良。

2.3 控制電路

根據檢測電路檢測到的三相交流電壓和交流電流等采樣量值采用改進的無功補償控制方法，首先去除三相交流電壓中的零序分量，之后再分離得到基波正序電壓，乘以變換矩陣得到uα、uβ，經計算得到對應的無功功率正序分量、無功功率負序分析和有功功率的正序分量。緊接著再計算出負載基波正序電流虛部、負載基波負序電流實部、負載基波負序電流虛部，從而計算需要投切的并聯導納值，也就是控制電路輸出的觸發信號，產生相應觸發延遲角的晶閘管觸發脈沖。

2.4 TCR電路

無功補償系統的核心部分，三相的晶閘管控制電抗器，采用兩個可控晶閘管反向并聯在一起之后串聯一個電抗器，三相TCR之間采用的是角型聯接形式，便于降低系統的三次或者三倍頻的高次諧波的影響；

2.5 FC電路

三相固定的電容補償器，具有補償無功功率及濾除高次諧波的作用，此部分即可發出無功功率，又可以降低諧波危害的能力；

2.6 負載電路

由三相感性負載組成。

3 結果分析

本文仿真模型中的參數設定為系統三相交流電的額定電壓有效值為U=10kV，系統頻率采用工頻50Hz，三相不平衡負荷分別為zab=7.2+j9.6、zbc=1.5+j2.1、zca=36.2+j48.1，負荷電流不對稱度，TCR的無功容量為1.5Mvar。

圖1所示為采用改進電流檢測方法補償后的三相電流波形、三相電流不平衡度和三相相電壓和電流相位波形圖。從波形圖中可以看出三相電流基本達到了平衡，A相電流、B相電流和C相電流偏差不大，三相的不平衡度減小到為0.22左右。三相相電壓和對應的三相相電流相位幾乎同相位，功率因數幾乎達到了1，三相補償的無功容量分別為0.25Mvar、1.32Mvar和0.27Mvar。

從補償后三相電壓電流波形可以看出，三相負載中的電流基本達到平衡，各相的電壓和電流相位接近于重合，功率因數接近1。

4 結論

本章提出改進的無功補償電流檢測方法。通過軟件仿真，分析了采用改進的無功補償電流檢測方法仿真結果，通過改進的電流檢測方法可知三相電流基本達到平衡，不平衡度降低到允許的范圍之內，功率因數接近1，電壓和電流基本達到了同相位，瞬時功率波動較小。

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作者簡介

孟杰（1962-），男，大學?？茖W歷?，F供職于遼陽電力設備制造有限公司。主要研究方向為工業電氣自動化。

作者單位

遼陽電力設備制造有限公司 遼寧省遼陽市 111000