礦井供電系統SVC控制策略研究

康文光

摘 要：本文對礦井供電系統SVC的常用控制策略進行了研究，主要包括開環控制策略、閉環控制策略以及綜合控制策略，并對現階段SVC主流控制方法進行了對比分析，討論了下階段SVC控制策略的發展方向，為礦井供電系統SVC控制策略的選擇提供了良好的借鑒。

關鍵詞： 礦井系統；SVC；控制策略

1 引言

礦井供電系統裝設SVC裝置的目的是通過對無功功率的連續調節來實現裝設點電網電壓的恒定或保持電壓節點的功率因數為設定值。為實現這一功能，SVC裝置需配備相應的控制系統。

SVC裝置常用的控制形式有開環控制、閉環控制和綜合控制三種方式。隨著近幾年來的發展，還不斷衍生出諸如模糊控制、基于瞬時無功功率理論和卡爾曼濾波算法的控制策略，但各有利弊。

新的控制策略固然可以提升電能質量調節裝置的性能，但是相應成本的提高，以及帶來的更加復雜的控制結構，也增大了控制器的實現難度，原有的單片機已經不能滿足需要，從而DSP技術被廣泛的應用到SVC裝置中。

2 SVC控制策略研究現狀

2.1 開環控制策略

開環控制的特點是響應速度快、能快速跟蹤負荷的無功需求變化，一般響應時間可控制在10～20ms，但控制精度較差，多用于負荷就地補償，特別是當補償器用于消除電壓波動時多用此方式控制，其基本控制形式如圖1所示。

控制系統根據被測負荷電壓、電流采樣輸入信號和補償器的特性，利用電納計算器計算出所需的補償電納值，再通過導通角計算器計算出所需的晶閘管導通角大小。

因晶閘管的導通角與被它控制的TCR基波電納成非線性關系，因此還必須通過一個線性化網絡使得TCR基波電納與控制信號之間的關系變為線性的。

2.2 閉環控制策略

閉環控制的特點是控制精度高，但響應時間較長，多用于線路補償，其基本形式如下圖2所示。

控制系統通過測量元件測量裝置裝設點的實際電壓，將此電壓與裝置的參考電壓（此電壓與裝置所要維持的電壓值相對應）作比較，產生一個電壓偏差信號，這個信號經過放大后送往導通角計算器，以決定晶閘管導通角的大小，該信號經過線性化網絡處理后再通過觸發脈沖發生器產生相應的的觸發脈沖，改變TCR的基波電納，最終使得裝置裝設點的實際電壓達到所要求的值。

2.3 綜合控制策略

綜合控制策略是開環控制和閉環控制的結合，常用于系統既要求補償裝置響應速度快，又要求能將某些電網參數維持在規定水平的場合。譬如SVC裝置用于負荷補償（維持電壓在一定水平），同時要求將總體的平均功率因數調整到某個給定值，相應的控制形式如圖3所示。

在這種情況下開環響應速度快，響應速度約為20ms，而閉環控制響應速度慢，大約為1s。

3 SVC控制策略的發展

目前，對SVC的研究主要集中在控制策略及方法、無功電流檢測以及補償電納計算、優化等方面，至于釆用何種控制方法與SVC的設計方案及其控制裝置密切相關。研究及應用比較廣泛的控制方法有：PID控制、空間矢量控制、模糊邏輯控制、人工祌經網絡（ANN）等。

以上新的控制策略固然可以提升電能質量調節裝置的性能，但是相應成本的提高，以及帶來的更加復雜的控制結構，也增大了控制器的實現難度，傳統的單片機已經不能滿足需要，取而代之的是功能更加強大的工控機，從而數字信號處理技術（Digital Signal Processing-DSP）被廣泛的應用到SVC裝置的控制中來。

根據被控物理量的不同，SVC裝置又可以分為功率因數、無功功率和多參量綜合等幾種方式。同時不少學者也積極討論了SVC安裝地點對提高電力系統電壓穩定性的問題，提出了一種采用向量場正規形理論，以非線性參與因子為依據，確定SVC安裝位置的新方法。總之，學術界的廣泛討論無疑為無功補償控制技術的更加優化、更加智能、更加高效、更加穩定指明了方向和手段。

4 總結

本文對礦井供電系統SVC的常用控制策略進行了研究，主要包括開環控制策略、閉環控制策略以及綜合控制策略，并對現階段SVC主流控制方法進行了對比分析，討論了下階段SVC控制策略的發展方向，為礦井供電系統SVC控制策略的選擇提供了良好的借鑒。■

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