!!!!!08面向三相不平衡负荷的无功补偿装置的仿真
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本文采用的静止型无功 功率补偿器 （Svc）能够 通过控制静止晶闸管的触发角，快速、平滑地补偿 无功量。 采用晶闸管控制电抗器与固定电容器 （TCR+FC）， 在 补 偿 负 序 电 流 的 同 时 ， 也 补 偿 正 序 电 流中的无功分量，从而达到完全补偿三相不平衡负
Bγca＝－ 1
·
·
·
［ImI 1（I）＋ImI + 2（I） 姨 3 ReI ］ 2（I）
电阻炉、供应感应炉、石墨化炉之类），这些使得电网三相电压不平衡日益严重，严重威胁电力系统
中的安全和经济运行。 根据三相不平衡补偿原理，获得电纳的给定值，达到补偿效果。 最后给出在
MATLAB 下做出的仿真，仿真结果表明可以实现对三相不平衡负荷的无功功率补偿。
关键词： MATLAB； 无功功率； 三相负载
反并联的晶闸管开形对应一个控
荷的目的。
制角也即 α 的值，α 的计量则以电压过零时刻为基
1 用对称分量法分析三相不平衡负荷补偿
准，而其完全导通是在控制角为 90°时获得的。 当控
通常在分析三相电路时 ，当其电路参数三相线 制角在 90~180°时则部分导通，增大控制角，其效果
不平衡负荷由平衡三相正序电压供电。 相线对
TH1 TH2
可控电纳
中性点电压的有效值
可控硅控制器
· ··
··
·
V a=V ，V b=h2V ，V c=hV
式中 h=ej2π/3=- 1 +j 姨 3 22
线电流的对称分量由下式给定
·
···
I 0=（I a+I b＋I c）/ 姨 3
图 1 简单的可控硅控制电抗器
·
·
Im［I 1（L）＋I 2（γ）］＝0
（3） 按照式（9）所表现的规律来调节
156
第 32 卷第 02 期 2011 年 02 月
煤矿机械 Coal Mine Machinery
Vol.32 No.01 Feb. 2011
ZF4500/17/28 型放顶煤液压支架结构研制
曹丽娟
（大同煤矿集团有限责任公司 中央机厂， 山西 大同 037001）
缩短了开发周期、节约了成本，能快速建立一个功
能强大、性能稳定的测试系统。 仿真实验表明：此测
试系统适合带式输送机托辊圆度误差的分析，在测
试精度上获得了满意的结果，能为将来带式输送机
的提速给予一定的数据支撑，为煤矿企业带来一定
的经济价值和社会价值。
参考文献：
［1］ 李 炳 文 , 王 启 广 . 矿 山 机 械 ［M］. 徐 州 : 中 国 矿 业 大 学 出 版 社 ,
性对称，但其运行状态却是三相不平衡时，常采用 相当于减少电流中基波分量，这等于是增大电抗器
对称分量法。 不过一般是由不平衡三相交流电源作 电抗，减少其无功功率和电流。
用于平衡的负荷，或者是不平衡的电源在故障点的
电抗器
局部三相电路不对称，而剩下的电路参数均为三相
L
对称。 在出现故障的情况下，可以将故障点的局部 电路看成等效的不平衡三相电源所起的作用。
将测得数据利用 LabVIEW 的数据存储和图形显 示模块将被测工件的被测截面整体圆度误差数据进 行存储和显示。 最终得到该托辊的圆心坐标为 （-13.444 8，-16.811 2），圆度误差为14.809 7 μm。 结果 表明该托辊的误差符合选煤厂带式输送机的使用
理系统［J］. 煤矿机械,2010,31(8):155-157. ［4］须 文 波,施 小 勇,杨 朝 龙. 基 于 LabVIEW 的 远 程 测 控 系 统 的 设 计
（2） 式中 I1— ——基频电流有效值；
·
·
I 2（γ）=-j（h2Bγab+Bγbc+hBγca）V 姨 3
要求补偿器能够完全补偿三相不平衡和无功，
则有下面的关系
·
·
I 2（L）＋I （γ）=0
σ— ——导通角。
α＋σ/2＝π
（7）
则可将式（6）写成：
I1＝BL（σ）V
（8）
式中 BL（σ）为可调 节的基频电 纳 ，它由导通 角
valuable for the design and manufacture hydraulic support as to the same’s mould geology term face
2007.
［2］李玮 华,杨 秦 建. 在 线 带 式 输 送 机 托 辊 工 况 动 态 监 测 系 统 的 研 发
图 3 圆度误差分析系统主界面
［J］. 西安科技大学学报,2008,8(1):100-104. ［3］刘世杰,王雅萍,朱目成，等. 基 于 LabVIEW 平 台 的 数 据 采 集 与 处
电流的瞬时值公式
姨
姨
姨 姨
姨
2
V
i= X 姨姨
姨 姨
L
（cos α-cos ωt）
α＜ωt＜α+σ
姨 姨 姨姨 姨 姨
（5）
姨
姨
姨姨 姨
0
α＋σ＜ωt＜α+π
姨姨 姨
式中 V— ——电压的有效值；
·
·
·
·
I 1=（I a+hI b＋h2I c）/ 姨 3
（1）
·
·
·
·
I 2=（I a+h2I b＋hI c）/ 姨 3
17/28’s mould hydraulic support that was used in “three pliable” geology term employs in JiaoJiazhai coal
mine in Datong are introduced. Especially this support’s main composition spare is elaborated. It is very
and LV distribution system, the problem makes three -phase voltage more and more unbalance .This
problem also threatens the safety of power system and economical operation in distribution system. Then
第 32 卷第 02 期 2011 年 02 月
煤矿机械 Coal Mine Machinery
Vol.32 No.02 Feb. 2011
面向三相不平衡负荷的无功补偿装置的仿真
朱 丹， 周孟然， 李 俊， 孙 超
（安徽理工大学 电气与信息工程学院， 安徽 淮南 232001）
摘 要： 在中、低压配电网系统中出现了大量不平衡负荷，以及一些单相大容量的负荷（例如
2000904coalmnemachneryvol3zf4500178型放顶煤液压支架结构研制大同煤矿集团有限责任公司中央机厂山西大同037001介绍了大同焦家寨矿三软地质条件使用的zf4500178型放顶煤液压支架的研制过程研制内容结构特点使用效果特别是对液压支架各主要结构件进行了详尽的叙述对于同类型地质条件的工作面液压支架的设计和制造具有一定的参考价值
by the simulation maked in the MATLAB.
Key words: MATLAB； reactive power； triphase load
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 方便，节约成本，研发周期短，其扩展了仪器功能、
要求。 2 结语
本文将虚拟仪器技术应用到带式输送机托辊 圆度误差的测试中。 与以单片机为核心的监测系统
动化, 2005,24(6):111-112. ［7］田瑞,刘国梁,朱训生. 基于误差分离技术的几种形位 误 差 测 量 模
型分析［J］. 机械设计与制造,2003（4）:40-41． 作 者 简 介 ： 孔 令 飞 （1970- ），山 西 昔 阳 人 ，主 任 工 程 师 ，毕 业 于
Bγab＝－ 1
·
·
·
［ImI 1（I）＋ImI － 2（I） 姨 3 ReI ］ 2（I）
3姨3 V
要求，提高能源利用率，受到企业的高度重视。 所以
Bγbc＝－ 1
·
·
［ImI 1（I）－2ImI ］ 2（I）
（4）
无功功率对供电系统和负荷的运行是十分重要的。
3姨3 V
并且当无功功率不足时，将降低发电机的有功功率 输出，使用电设备的利用率下降，造成电能质量下 降，还使供电系统损耗加大，造成了能源的损失。 对 于三相供电系统来说， 除了存在大量的对称负荷 外，还存在许多不对称负荷。 如现有的不平衡负荷 主要有电气化铁路牵引站和交流电弧炉等。
摘 要： 介绍了大同焦家寨矿“三软”地质条件使用的 ZF4500/17/28 型放顶煤液压支架的研 制过程、研制内容、结构特点、使用效果，特别是对液压支架各主要结构件进行了详尽的叙述，对于
同类型地质条件的工作面液压支架的设计和制造具有一定的参考价值。
关键词： 液压支架； ZF4500/17/28 型； 设计 中图分类号： TD355 文献标志码： A 文章编号： 1003 － 0794（2011）02 － 0157 － 03
山西矿业学院矿业机械专业，长期从事机械设计工作.
相比,支持模块化和层次化设计，仪器功能扩展维护 155
责任编辑：侯淑华 收稿日期：2010－08－13
Vol.32No.02
面向三相不平衡负荷的无功补偿装置的仿真— ——朱 丹，等
第 32 卷第 02 期
0 引言
综合式（1）、式（2）、式（3）可得
无功平衡对提高电网的经济效益和改善电能 质量至关重要，并且为了适应国家低碳的发展战略
与实现［J］. 微计算机信息,2006,22(1):211-213. ［5］孙宝寿,查凡,张镭. LabVIEW 与圆度误差虚拟测量仪［J］. 安徽工
业大学学报, 2005,22(3):259-261. ［6］姚 世 锋,薛 德 庆,张 彦 斌. Labview 与 Matlab 混 合 编 程 ［J］. 兵 工 自
而一个三角形接法的无功补偿器的线电流对
称分量则是由下式给定
·
I 0（γ）=0
XL— ——电抗器基频电抗，ω＝2πf； α— ——触发控制角也就是控制角，时间原点本
文规定为电压朝正向变化的过零点。
再由傅里叶分析法求出其基频分量
I1=
σ－sin πXL
σ
V
（6）
·
·
I 1（γ）=j（Bγab+Bγbc+Bγca）V 姨 3
中图分类号： TM72 文献标志码： A 文章编号： 1003 － 0794（2011）02 － 0155 － 03
Research on Triphase Unbalanced Load Compensator
ZHU Dan， ZHOU Meng-ran， LI Jun， SUN Chao
(School of Electrical and Information Engineering, Anhui University of Science and Technology, Huainan 232001, China)
Abstract: Aiming at the problem of triphase load unbalance common and single-phase high-capacity
load (for example resistance furnace , induction furnace , unifilar graphitizing furnace and so on.)in MV
continuously variable equivalent electrical susceptance can be achieved by regulating the firing angle of
the thyristor. Simulation results testify the efficiency of the instrument to compensate the reactive power
3姨3 V
2 晶闸管控制电抗器的运行原理
晶闸管控制电抗器 （TCR） 基本原理如图 1 所
示，2 个反并联 的晶闸管在 电源电压 的不同半周 期
中轮流导通。 如果 2 个晶闸管在电源峰值时导通，
则可使电抗器完全导电，其中的电流反应就像控制
器被短路掉了一样。 电流也就基本上无功并且滞后
电压 90°，而其中也包含少量的同相分量。 如果 2 个
Research of Framework about ZF4500/17/28 Hydraulic Support
CAO Li-juan （Datong Coal Mine Group CO. Central Machinery Works, Datong 037001, China）
Abstract: The designing process，designing substance，composition feature，use effect about the ZF4500/
Bγca＝－ 1
·
·
·
［ImI 1（I）＋ImI + 2（I） 姨 3 ReI ］ 2（I）
电阻炉、供应感应炉、石墨化炉之类），这些使得电网三相电压不平衡日益严重，严重威胁电力系统
中的安全和经济运行。 根据三相不平衡补偿原理，获得电纳的给定值，达到补偿效果。 最后给出在
MATLAB 下做出的仿真，仿真结果表明可以实现对三相不平衡负荷的无功功率补偿。
关键词： MATLAB； 无功功率； 三相负载
反并联的晶闸管开形对应一个控
荷的目的。
制角也即 α 的值，α 的计量则以电压过零时刻为基
1 用对称分量法分析三相不平衡负荷补偿
准，而其完全导通是在控制角为 90°时获得的。 当控
通常在分析三相电路时 ，当其电路参数三相线 制角在 90~180°时则部分导通，增大控制角，其效果
不平衡负荷由平衡三相正序电压供电。 相线对
TH1 TH2
可控电纳
中性点电压的有效值
可控硅控制器
· ··
··
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V a=V ，V b=h2V ，V c=hV
式中 h=ej2π/3=- 1 +j 姨 3 22
线电流的对称分量由下式给定
·
···
I 0=（I a+I b＋I c）/ 姨 3
图 1 简单的可控硅控制电抗器
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Im［I 1（L）＋I 2（γ）］＝0
（3） 按照式（9）所表现的规律来调节
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第 32 卷第 02 期 2011 年 02 月
煤矿机械 Coal Mine Machinery
Vol.32 No.01 Feb. 2011
ZF4500/17/28 型放顶煤液压支架结构研制
曹丽娟
（大同煤矿集团有限责任公司 中央机厂， 山西 大同 037001）
缩短了开发周期、节约了成本，能快速建立一个功
能强大、性能稳定的测试系统。 仿真实验表明：此测
试系统适合带式输送机托辊圆度误差的分析，在测
试精度上获得了满意的结果，能为将来带式输送机
的提速给予一定的数据支撑，为煤矿企业带来一定
的经济价值和社会价值。
参考文献：
［1］ 李 炳 文 , 王 启 广 . 矿 山 机 械 ［M］. 徐 州 : 中 国 矿 业 大 学 出 版 社 ,
性对称，但其运行状态却是三相不平衡时，常采用 相当于减少电流中基波分量，这等于是增大电抗器
对称分量法。 不过一般是由不平衡三相交流电源作 电抗，减少其无功功率和电流。
用于平衡的负荷，或者是不平衡的电源在故障点的
电抗器
局部三相电路不对称，而剩下的电路参数均为三相
L
对称。 在出现故障的情况下，可以将故障点的局部 电路看成等效的不平衡三相电源所起的作用。
将测得数据利用 LabVIEW 的数据存储和图形显 示模块将被测工件的被测截面整体圆度误差数据进 行存储和显示。 最终得到该托辊的圆心坐标为 （-13.444 8，-16.811 2），圆度误差为14.809 7 μm。 结果 表明该托辊的误差符合选煤厂带式输送机的使用
理系统［J］. 煤矿机械,2010,31(8):155-157. ［4］须 文 波,施 小 勇,杨 朝 龙. 基 于 LabVIEW 的 远 程 测 控 系 统 的 设 计
（2） 式中 I1— ——基频电流有效值；
·
·
I 2（γ）=-j（h2Bγab+Bγbc+hBγca）V 姨 3
要求补偿器能够完全补偿三相不平衡和无功，
则有下面的关系
·
·
I 2（L）＋I （γ）=0
σ— ——导通角。
α＋σ/2＝π
（7）
则可将式（6）写成：
I1＝BL（σ）V
（8）
式中 BL（σ）为可调 节的基频电 纳 ，它由导通 角
valuable for the design and manufacture hydraulic support as to the same’s mould geology term face
2007.
［2］李玮 华,杨 秦 建. 在 线 带 式 输 送 机 托 辊 工 况 动 态 监 测 系 统 的 研 发
图 3 圆度误差分析系统主界面
［J］. 西安科技大学学报,2008,8(1):100-104. ［3］刘世杰,王雅萍,朱目成，等. 基 于 LabVIEW 平 台 的 数 据 采 集 与 处
电流的瞬时值公式
姨
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姨 姨
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2
V
i= X 姨姨
姨 姨
L
（cos α-cos ωt）
α＜ωt＜α+σ
姨 姨 姨姨 姨 姨
（5）
姨
姨
姨姨 姨
0
α＋σ＜ωt＜α+π
姨姨 姨
式中 V— ——电压的有效值；
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I 1=（I a+hI b＋h2I c）/ 姨 3
（1）
·
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I 2=（I a+h2I b＋hI c）/ 姨 3
17/28’s mould hydraulic support that was used in “three pliable” geology term employs in JiaoJiazhai coal
mine in Datong are introduced. Especially this support’s main composition spare is elaborated. It is very
and LV distribution system, the problem makes three -phase voltage more and more unbalance .This
problem also threatens the safety of power system and economical operation in distribution system. Then
第 32 卷第 02 期 2011 年 02 月
煤矿机械 Coal Mine Machinery
Vol.32 No.02 Feb. 2011
面向三相不平衡负荷的无功补偿装置的仿真
朱 丹， 周孟然， 李 俊， 孙 超
（安徽理工大学 电气与信息工程学院， 安徽 淮南 232001）
摘 要： 在中、低压配电网系统中出现了大量不平衡负荷，以及一些单相大容量的负荷（例如
2000904coalmnemachneryvol3zf4500178型放顶煤液压支架结构研制大同煤矿集团有限责任公司中央机厂山西大同037001介绍了大同焦家寨矿三软地质条件使用的zf4500178型放顶煤液压支架的研制过程研制内容结构特点使用效果特别是对液压支架各主要结构件进行了详尽的叙述对于同类型地质条件的工作面液压支架的设计和制造具有一定的参考价值
by the simulation maked in the MATLAB.
Key words: MATLAB； reactive power； triphase load
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 方便，节约成本，研发周期短，其扩展了仪器功能、
要求。 2 结语
本文将虚拟仪器技术应用到带式输送机托辊 圆度误差的测试中。 与以单片机为核心的监测系统
动化, 2005,24(6):111-112. ［7］田瑞,刘国梁,朱训生. 基于误差分离技术的几种形位 误 差 测 量 模
型分析［J］. 机械设计与制造,2003（4）:40-41． 作 者 简 介 ： 孔 令 飞 （1970- ），山 西 昔 阳 人 ，主 任 工 程 师 ，毕 业 于
Bγab＝－ 1
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［ImI 1（I）＋ImI － 2（I） 姨 3 ReI ］ 2（I）
3姨3 V
要求，提高能源利用率，受到企业的高度重视。 所以
Bγbc＝－ 1
·
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［ImI 1（I）－2ImI ］ 2（I）
（4）
无功功率对供电系统和负荷的运行是十分重要的。
3姨3 V
并且当无功功率不足时，将降低发电机的有功功率 输出，使用电设备的利用率下降，造成电能质量下 降，还使供电系统损耗加大，造成了能源的损失。 对 于三相供电系统来说， 除了存在大量的对称负荷 外，还存在许多不对称负荷。 如现有的不平衡负荷 主要有电气化铁路牵引站和交流电弧炉等。
摘 要： 介绍了大同焦家寨矿“三软”地质条件使用的 ZF4500/17/28 型放顶煤液压支架的研 制过程、研制内容、结构特点、使用效果，特别是对液压支架各主要结构件进行了详尽的叙述，对于
同类型地质条件的工作面液压支架的设计和制造具有一定的参考价值。
关键词： 液压支架； ZF4500/17/28 型； 设计 中图分类号： TD355 文献标志码： A 文章编号： 1003 － 0794（2011）02 － 0157 － 03
山西矿业学院矿业机械专业，长期从事机械设计工作.
相比,支持模块化和层次化设计，仪器功能扩展维护 155
责任编辑：侯淑华 收稿日期：2010－08－13
Vol.32No.02
面向三相不平衡负荷的无功补偿装置的仿真— ——朱 丹，等
第 32 卷第 02 期
0 引言
综合式（1）、式（2）、式（3）可得
无功平衡对提高电网的经济效益和改善电能 质量至关重要，并且为了适应国家低碳的发展战略
与实现［J］. 微计算机信息,2006,22(1):211-213. ［5］孙宝寿,查凡,张镭. LabVIEW 与圆度误差虚拟测量仪［J］. 安徽工
业大学学报, 2005,22(3):259-261. ［6］姚 世 锋,薛 德 庆,张 彦 斌. Labview 与 Matlab 混 合 编 程 ［J］. 兵 工 自
而一个三角形接法的无功补偿器的线电流对
称分量则是由下式给定
·
I 0（γ）=0
XL— ——电抗器基频电抗，ω＝2πf； α— ——触发控制角也就是控制角，时间原点本
文规定为电压朝正向变化的过零点。
再由傅里叶分析法求出其基频分量
I1=
σ－sin πXL
σ
V
（6）
·
·
I 1（γ）=j（Bγab+Bγbc+Bγca）V 姨 3
中图分类号： TM72 文献标志码： A 文章编号： 1003 － 0794（2011）02 － 0155 － 03
Research on Triphase Unbalanced Load Compensator
ZHU Dan， ZHOU Meng-ran， LI Jun， SUN Chao
(School of Electrical and Information Engineering, Anhui University of Science and Technology, Huainan 232001, China)
Abstract: Aiming at the problem of triphase load unbalance common and single-phase high-capacity
load (for example resistance furnace , induction furnace , unifilar graphitizing furnace and so on.)in MV
continuously variable equivalent electrical susceptance can be achieved by regulating the firing angle of
the thyristor. Simulation results testify the efficiency of the instrument to compensate the reactive power
3姨3 V
2 晶闸管控制电抗器的运行原理
晶闸管控制电抗器 （TCR） 基本原理如图 1 所
示，2 个反并联 的晶闸管在 电源电压 的不同半周 期
中轮流导通。 如果 2 个晶闸管在电源峰值时导通，
则可使电抗器完全导电，其中的电流反应就像控制
器被短路掉了一样。 电流也就基本上无功并且滞后
电压 90°，而其中也包含少量的同相分量。 如果 2 个
Research of Framework about ZF4500/17/28 Hydraulic Support
CAO Li-juan （Datong Coal Mine Group CO. Central Machinery Works, Datong 037001, China）
Abstract: The designing process，designing substance，composition feature，use effect about the ZF4500/