MCR与TCR技术比较
MSVC技术经济分析
MSVC技术经济分析一、MSVC产品介绍1.前言电力系统的无功平衡对电网的安全经济运行和改善电能质量具有重要意义。
在电网中存在大量的无功负荷和无功功率频繁变化的无功设备，特别是新能源的并网以及电力电子技术和装置在电网的广泛应用，电压无功问题更加突出。
新型无功补偿装置的研制和应用已成为电力系统迫切需要研究和解决的重要关键技术课题之一。
目前，在变电站和用电系统中，解决电压和无功问题的传统方式主要是投切电容器组、电抗器和有载调压。
电网中的无功和有功是不断变化的，特别是无功的变化直接影响电网电压和损耗，为了维持电压的稳定和降低损耗，需要根据电网无功的变化，分组投入或切除电容器组和电抗器，但这种调节是跳跃式的，不能平滑的调节无功。
随着电网自动化、智能化水平的提高，特别是电力电子技术的发展及其在电力系统中的应用，静止无功补偿SVC（SVC：StaticVar Compensator）技术得到了迅速发展，SVC 的重要特性是能连续调节补偿装置的无功功率，且响应速度快。
静止无功补偿装置典型代表是固定电容器+晶闸管控制电抗器（FC+TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）和磁控电抗器MCR。
但由于晶闸管控制电抗器TCR（TCR：Thyristor ControlReactor）采用相控原理，故产生较大谐波，晶闸管投切电容器TSC（TSC：Thyristor SwitchCapacitor）只能分组投切，需和TCR 配合才能实现连续调节。
新型磁控电抗器(MCR) 型SVC（简称MSVC）可以提供1～100%连续可调的无功功率，与电容器组合，就可以提供正负连续可调的无功功率，从而可以更精密、更快速地控制系统电压和无功，由于没有或极少有电容投切带来的冲击和涌流，所以能够大大提高装置的可靠性与寿命。
磁控电抗器（MCR）由于其制造工艺简单，成本低廉，容量连续可调，适用高电压，可直接用于不同电压等级的电网中，能够提高电网的输电能力，调整电网电压，补偿无功功率以及限制过电压，因此具有广阔的应用前景。
MCR和TCR的比较及MCR无功补偿的Matlab仿真
Ｌ 一 Ｌ 【 一 干 丽 １ ｓ ｉ ｎ （ ＋ 十 十 １ ） ｔ ｏ ｔ ＋ 二 ｓ ｉ ｎ （ 一 １ ）
ｒ ＋ 。 删 ｒ － ｊ 。 １
１ ． ４ ． ２ ＭＣ Ｒ的谐 波分析 对 ＭＣ Ｒ 的工作 电流进 行傅 立 叶谐 波分 析 ， 以 Ｌ —Ｂ ｍ ｌ ／ （ Ｎ伽） 为基准值 ， 可 以得到各次谐波与导通 角的关 系：
图１ Ｔ ＣＲ 的 工作 电流
１ ａ 一９ ０ 。 ２ 一 口一 １ ２ ０ 。 ３ 一口 一１ ５ ０ 。
１ ． ｒ ℃Ｒ和 Ｍ ＣＲ特性比较
１ ． １ 结构 特 点
１ ． ３ ． ２ ＭＣ Ｒ工 作 电流 铁 芯 的 磁 饱 和度 口可 以 在 Ｏ ～２ 之 间 变 化 。 以 Ｌ —Ｂ ／
设输 人 电压 为 Ｕ：Ｖｃ ｏ ｓ ｗ ｔ ， 以 Ｉ ｍ ＝Ｖ／ ｗＬ为基准 值可得
Ｔ Ｃ Ｒ谐 波 分 量 ：
大量 的谐 波， 需要专 门的消谐装 置 。文献［ ３ ］ 中对 Ｔ Ｃ Ｒ所暴露 的问题也做 了具体 的介绍 。以上这些 限制 了 Ｔ Ｃ Ｒ的大面积推
广， 从而限制了其在高压 和超高压 电网中的应用 。 ＭＣ Ｒ的控制绕 组是 工作 绕组 的一部 分 ， 通过抽 头组 成一
如图 １ 所示 。
程需要提供相应的无功功率 。无 功不 平衡 ， 将会 使线路总 电流
增大 ， 从而增 大输 电线路 的损耗 ， 使 电压下 降， 恶化 电能 质量 。 无功 和有功一样 ， 是维护 电力系统稳定保证 电能质量和安 全运 行必不可少的 ， 因此需要在 电网中安装元功补偿设备 。 静止无功补偿器（ ｓ ＶＣ ） 一般 由电容 器和 电抗器 组成 ， 可提
作 用 。
MCR、TCR、SVG比较
现在主要的动态补偿方式为TCR型SVC、MCR型SVC和SVG三种方式，以下分别介绍这三种动态无功补偿方式的原理，并且通过占地面积、响应速度、损耗、噪音等性能指标来论述这三种补偿方式的特点。
一、 MCR型动态无功补偿装置MCR+FC型动态无功补偿装置上世纪60年代由英国GEC公司制成第一台自饱和电抗器型SVC，后期俄罗斯人演变为可控饱和电抗器（CSR）型，也可称为MCR型动态无功补偿装置。
其原理是三相饱和电抗器的工作绕组并联在电网上，通过改变饱和电抗器的直流控制绕组的励磁电流，借以改变铁心的饱和特性，从而改变工作绕组的感抗，达到改变其所吸收的无功功率的目的。
图九 MCR无功补偿原理磁阀式可控电抗器的主铁心分裂为两半（即铁心1和铁心2），截面积为A,每一半铁心截面积具有减小的一段，四个匝数为N/2的线圈分别对称地绕在两个半铁心柱上（半铁心柱上的线圈总匝数为N），每一半铁心柱的上下两绕组各有一抽头比为δ= N2 / N 的抽头，它们之间接有晶闸管KP1 ( KP2 ),不同铁心上的上下两个绕组交叉连接后，并联至电网电源，续流二极管则横跨在交叉端点上。
在整个容量调节范围内，只有小面积段的磁路饱和，其余段均处于未饱和的线性状态，通过改变小截面段磁路的饱和程度来改变电抗器的容量。
在电源的一个工频周期内，晶闸管KP1 、KP2 的轮流导通起了全波整流的作用，二极管起着续流作用。
改变KP1 、KP2 的触发角便可改变控制电流的大小，从而改变电抗器铁心的饱和度，以平滑连续地调节电抗器的容量。
占地面积由于MCR没有像TCR一样采用晶闸管阀组以及空心相控电抗器，而是采用晶闸管控制部分饱和式电抗器，因此，比TCR面积要小。
响应速度MCR型SVC的响应速度一般在100 ~ 300ms之内。
可控式饱和电抗器铁芯内的磁通有惯性，从空载到额定的变化，一般在秒级以上。
虽然现在也可采取一些措施提高MCR型SVC的响应速度，但一般也很难低于150ms。
煤矿TCR,MCR,SVG介绍
煤炭行业电能质量现状煤矿是具有一、二级负荷的大型企业，一般采用35kv或110kv双电源供电。
其供电系统应具备可靠性、安全性、技术和理性（优质）、经济性。
煤矿供电系统中主要的用电负荷是矿井提升机和大型的通风风机。
其中一般大型的矿井提升机主要采用异步交流电机和直流电机两种，在异步交流机提升的过程中，电机转速调节主要由电力电子器件构成的变流装置完成的，电力电子器件如晶闸管，GTO、IGBT等。
同时大型通风电机的转速和通风量调节也是有电力电子器件构成的变频装置来完成的。
由于煤矿供电系统中使用的大型的电机在工作过程中需要消耗大量的无功来建立和维持电机在工作过程中，需要消耗大量的无功来建立和维持电机所需的励磁电流和励磁转矩，这就使得供电系统的功率因数很低，同时在电机启动时对供电系统造成无功冲击。
同时大量的电力电子装置，这就给煤矿供电系统带来了很多问题。
这些电力电子装置构成的整流回路、逆变回路、直流斩波电路等，在这些装置运行的过程中，产生了大量的谐波，给供电系统的电能质量带来了危害。
目前市场上不同的动态无功补偿技术的应用情况：几种典型的动态无功补偿技术的比较：由于调压式、开关投切、TSC运行方式的离散性及技术的落后，已经逐渐被市场淘汰，下面主要介绍几种先进的动态无功补偿技术：一、TCR-SVC1、简介TCR式SVC一次系统主要由补偿（滤波）支路和TCR支路构成如图1所示。
补偿（滤波）支路主要由电力电容器、串联电抗器、放电线圈、避雷器、刀闸、电流互感器、断路器等主要一次元件组成在SVC系统中提供容性无功。
TCR支路主要由相控电抗器、穿墙套管、避雷器、晶闸管阀组、刀闸、断路器、电流互感器等主要一次元件组成。
晶闸管阀组可受控改变流过相控电抗器的电流，实现调节TCR容量的作用。
10kV TCR的电气原理图如图10所示。
图1 TCR式SVC主接线原理图晶闸管阀组作为TCR 的核心部件，其快速开断能力是实现快速动态调节无功的基础，在所有一次设备中，其结构也最为复杂，是TCR 核心技术之一。
TCR式SVC与MCR式SVC的区别与比较
二、
1.
TCR式SVC主要有TCR+FC或TCR+TSC两种结构型式，此类SVC包括与负荷并联的电抗器或电容器或二者的组合，具有可调/可控部分。电容器通常包括与谐波滤波器电路结合成为一体的固定的或机械投切的电容器，或在需要对电容器进行高速或非常频繁投切时所采用的晶闸管投切的电容器（TSC）等型式。SVC装置无功输出呈连续变化，静态和动态地使电压保持在一定范围内，提高系统的稳定性。
（3）可控硅投切电容器（Thyristor Switched Capacitor，TSC）
TSC型补偿器由一组并联的电容器组成，每一台电容器都与双向晶闸管串联。这里的晶闸管仅起开关的作用，以替代常规电容器所配置的机械式开关。在运行时，根据需要补偿电流的大小，决定投入电容的组数。由于电容式是按组投切的，所以会在电网中产生冲击电流。为了实现无功电流尽可能的平滑调节，有两种解决办法：首先可以增加电容的组数，组数越多，级差就越小，但这必然会增加运行成本，如何协调二者的关系，是电网公司应该考虑的问题；其次就是要把握电容器的投切时间。研究表明，最佳的投切时间是晶闸管两端电压为零的时刻，也就是电容器两端电压等于电源电压的时刻。所以TSC一般都是采取过零投切的。
（1）维持系统电压基本不变，抑制电压闪变；
（2）提高供电系统及负载的功率因数，减小功率损耗；
（3）提高电力系统的静态和动态稳定性，阻尼功率震荡；
2012无功补偿基础知识
达 股 码：002180
无功补偿的基本原理
电阻元件电压与电流关系
u = 2U sin ωt
i = 2 I sin ωt
瞬时功率p: 瞬时功率p:瞬时电压与瞬时电流的乘积 p:
p = u ⋅ i = U m I m sin 2 ωt
结论: p大于等于0（耗能元件），且随时间 结论: 变化
V
达 股
码：002180
常用实现无功补偿的方法
机机机机常机 不不不频繁机机
晶闸晶晶电晶 电器器器器
MSC:分组，有级离散， 分组，有级离散， 分组 投切涌流冲击大， 投切涌流冲击大， 易损坏， 易损坏，频繁投切 更易导致故障
TCR:动态无级平滑， 动态无级平滑， 动态无级平滑 响应速度快， 响应速度快，但是 晶闸管串接在高压 回路中， 回路中，易出故障
V
达 股
码：002180
无功补偿的基本原理
电感元件电压与电流的关系
i = 2 I sin ωt
u=L
=
di dt
2 I ω L cos ω t
= 2U sin(ωt + 90°）
瞬时功率p 瞬时功率p
p = u ⋅ i = U m I m sin ωt sin(ωt + 90°）
无功补偿的基本原理
把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，当容性负荷 释放能量时，感性负荷吸收能量，感性负荷释放能量时，容性负荷却在吸收能量, 能量在两种负荷之间交换。这样感性负荷所吸收的无功功率可从容性负荷输出的 无功功率中得到补偿。这就是无功补偿的基本原理。
V
达 股 码：002180
1
无功补偿
有功、无功定义、低功率因素危害 无功补偿基本原理 MCR与TCR比较 高压动态无功补偿装置应用场合 2
磁控式动态无功补偿装置技术原理、优势及适用行业
磁控式动态无功补偿装置技术原理、优势及适用行业摘要无功补偿有多种形式，基于MCR的动态无功补偿是其中较为先进的一类，磁控电抗器（MCR）利用直流励磁原理，采用小截面磁饱和技术通过调节磁控电抗器的磁饱和度，改变其输出的感性无功功率，中和电容器组的容性无功功率，实现无功功率的连续可调。
该系统装置具有较高的安全性，运行稳定可靠。
与其他类型的无功补偿装置对比。
此类补偿装置与其它类型的无功补偿装置的区别主要在于磁控电抗器（MCR），因此，该文重点讲述了MCR的基本原理和技术优势，与它类型的无功补偿装置做了技术比较，预测了MSVC技术的发展前景。
关键词：MCR；直流励磁；可控硅；无功功率引言目前，无功补偿的主要装置是电容器、电抗器和少量的动态无功补偿装置。
开关（断路器）投切电容器的调节方式是离散的，不能取得理想的补偿效果。
开关投切电容器所造成的涌流和过电压对系统和设备本身都十分有害。
20世纪80年代以来，基于相控电抗器（TCR）的静止型动态无功补偿器（SVC）在电力系统中投入实际运行。
但由于其投资昂贵，难以推广。
20世纪末，因具有价格便宜、维护方便等优点，基于磁阀式可控电抗器（MCR）的SVC，相继在一些国家电网投入运行，并展示了它的优越性。
磁控电抗器（MCR）型SVC（简称MSVC）装置利用直流励磁原理，采用小截面磁饱和技术通过调节磁控电抗器的磁饱和度，改变其输出的感性无功功率，中和电容器组的容性无功功率，实现无功功率的连续可调。
一、MSVC装置的基本结构：MSVC装置由补偿（滤波）支路和磁控电抗器（MCR）并联支路组成，其中补偿（滤波）支路经隔离开关固定接于母线，通过调节磁控电抗器的输出容量（感性无功功率）实现无功的柔性补偿。
因与其它各类补偿装置的主要区别在于磁控电抗器，故下面集中对磁控电抗器（MCR）作介绍。
图1动态无功补偿装置（MSVC）一次系统图二、磁控电抗器（MCR）2.1基本工作原理磁控电抗器采用直流助磁原理，利用附加直流励磁磁化铁芯，改变铁芯磁导率，实现电抗值的连续可调，其内部为全静态结构，无运动部件，工作可靠性高。
SVG TCR MCR比较
大
构成；SVG：控制、启动、IGBT 阀体、连接电抗器、一组
固定电容装置构成；SVG 型的占地面积小一半左右。
SVG 是直接电流控制，电流输出可以限幅，不会发生谐振或 运行安全性 可控电流源 阻抗型，易谐振 谐波电压放大，安全性高。TCR 是阻抗型补偿，在长期运行
过程中，系统运行情况改变、电抗器、电容器参数发生变化， 都易导致谐波电压放大，影响系统安全性。
SVG 静止型动态无功补偿装置与 TCR 型补偿装置比较表
性能 特点
SVG 型 补偿装置
TCR 型 补偿装置
SVG 型补偿装置的优势与特点
补偿 原理
电压源型逆 变器
可动态快速连续调节无功输出，最大限度满足功率因数补偿 可控硅调节电
抗
要求，任意时刻的功率因数达到 0.98~1.0。SVG 的补偿原理
和具体实现方式都更为先进，具备以下其他的优势与特点60ms 以内
SVG 响应速度快，具备超强无功补偿与谐波滤除作用。SVG 采用新型电力电子器件 IGBT，开断时间小于 2us，而 TCR 采用晶闸管的开断时间 10ms，相差 1000 倍以上，导致 SVG 响应速度更快。
损耗
小 小于 0.8％
大 1~1.2%
SVG 运行损耗低，主要是连接电抗器损耗和 IGBT 损耗，成 套装置的运行损耗不到 0.8%，而 SVC 中仅相控电抗器的损 耗就达 0.9~1%，加上晶闸管损耗、滤波支路损耗，总损耗 达到 1.2%以上。
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SVG 运行损耗低，主要是连接电抗器损耗和 IGBT 损耗，成 套装置的运行损耗不到 0.8%，而 MCR 中仅电抗器的损耗就 达 1.2%，加上滤波支路损耗，总损耗达到 1.5%以上。
SVG工作原理
SVG的工作原理与同类产品比较一、SVG的工作原理SVG的基本原理就是,将电压源型逆变器,经过电抗器并联在电网上。
电压源型逆变器包含直流电容与逆变桥两个部分,其中逆变桥由可关断的半导体器件IGBT组成。
工作中,通过调节逆变桥中IGBT器件的开关,可以控制直流逆变到交流的电压的幅值与相位,因此,整个装置相当于一个调相电源。
通过检测系统中所需的无功,可以快速发出大小相等、相位相反的无功,实现无功的就地平衡,保持系统实事高高率因数运行。
上图为SVG原理图,将系统瞧作一个电压源,SVG可以瞧作一个可控电压源,连接电抗器或者可以等效成一个线形阻抗元件。
表1给出了SVG三种运行模式的原理说明。
表 SVG的三种运行模式运行模式波形与相量图说明容性运行模式UI> U s,I L为超前的电流,其幅值可以通过调节U I来连续控制,从而连续调节SVG发出的无功。
感性运行模式UI< U s,I L为滞后的电流。
此时SVG吸收的无功可以连续控制。
SVG可以补偿基波无功电流,也可同时对谐波电流进行补偿,在中低压动态无功补偿与谐波治理领域得到广泛应用。
二、SVG与TCR/MCR的优势SVG的核心技术就是基于可关断电力电子器件IGBT(绝缘栅型双极晶体管,可实现快速的导通/关断控制,开关频率可达到3500Hz以上)的电压源型逆变技术。
SVG也被称为“静止调相机”,它可以快速、连续、平滑地调节输出无功,且可实现无功的感性与容性双相调节。
在构成上,TCR就是通过斩波控制,实现电抗器的等值阻抗调节;MCR就是通过可控硅励磁装置控制铁心饱与度,从而改变等效电抗的装置,两者都属于阻抗型补偿装置;SVG 就是通过逆变器的控制实现无功的快速调节,不再需要大容量的交流电容/电抗器件,就是属于电源型的主动式补偿装置。
与相控电抗器TCR与磁阀控制电抗器MCR相比,SVG的具有明显性能优势:(1)SVG能耗小,相同调节范围下,SVG的损耗只有MCR的1/4,TCR的1/2,运行费用低,更节能环保;(2)SVG就是电流源型装置,主动式跟踪补偿系统所需无功;从机理上避免了大容量电容/电抗元器件并联在电网中可能发生的谐振现象;在电网薄弱的末端使用,其安全性比阻抗型装置更高;(3)SVG的响应速度更快,整体装置的动态无功响应速度小于10ms,而TCR型SVC的响应时间约为20-40ms, MCR型无功补偿装置响应时间在200ms以上。
浅谈磁控电抗器的应用
浅谈磁控电抗器的应用X闫文吉1,张 波2(1.中广核风力发电有限公司内蒙古分公司;2.内蒙古华电辉腾锡勒风力发电有限公司,内蒙古呼和浩特 010010) 摘 要:MCR是一种比TCR更具优势的技术,在可靠性、效率和价格方面均优于T CR。
MCR避免使用TCR中的门极可关断晶闸管,这种晶闸管故障率偏高,尤其在安装使用的前6个月更为明显。
而且MCR还有着很强的过负荷和过电压的能力。
关键词:MCR;T CR;SVC 中图分类号:T M714.3 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)13—0017—02 目前,经常使用静态无功补偿装置(SVC)来进行系统的无功补偿和电压调整。
SVC的核心部分是由晶闸管控制的电抗器。
磁控电抗器(MCR)通过电压调整,减少波动,滤除无功冲击,提高输送电能的品质。
并通过阻尼电压振荡,提高系统的静稳极限,允许更高的电压传输。
MCR的渊源来自磁放大器以及传统的饱和电抗器,但是由于响应速度慢、损耗大、噪音大、谐波大等缺点,长期以来没有得到广泛的应用,“磁阀”概念的提出,大大改善了饱和电抗器在损耗、噪音以及谐波等方面的性能,为饱和电抗器性能上的突破奠定了基础,而控制技术与电力电子在饱和电抗器中的创新应用,更是根本上改变了传统饱和电抗器响应速度慢和控制困难的缺点。
MCR通过改变绕组上的电流通断时间来改变其磁芯的饱和度,从而实现改变电抗器的电感和电纳的目的。
就功能而言,MCR反映迅速,在极短的时间内调整范围0.01～1.0额定功率,一分钟内调整范围可达2倍的额定功率。
由于MCR可在很宽的范围内进行调节,所以MCR可有效地降低负荷损失,提高运行可靠性,优化系统的运行状况。
1 TCR与MCR结构上的比较TCR是晶闸管直接控制电抗器,这就要求晶闸管承受很高的系统电压,而MCR则是改变铁心的磁饱和度,晶闸管承受电压大大降低。
目前在电网中,已经应用的有330～500kV输电系统的单相MCR,和110～220kV配电网的三相MCR。
SVC(TCR和MCR)与SVG
敞开式结构的VQC与MCR混合型动态平滑补偿装置对于无功负荷小范围波动频繁且对补偿精度要求较高的场合，可以使用VQC+MCR混合型动态无功补偿装置。
原理:VQC电容器组按小容量多分组减少投切冲击，作为有级差慢速粗调，MCR 的容量很小，只相当于极差容量，当无功、电压在小范围频繁波动时，MCR快速响应，精细调节无功输出，精确贴合无功负荷曲线，使系统功率因数恒定在0.95以上，大幅提高设备使用寿命和工作质量。
1、市场上常见的几种无功补偿模式的优缺点及适用场合市场上常见的无功补偿技术主要有：VQC、动态补偿、固定补偿。
固定补偿：曾因其结构简单，造价低的优点在早期的系统内变电站大量运用，适用于无功负荷稳定的场合，但由于其固有的缺点：容量调整需人工干预、易过补或欠补、无法隔离故障正逐步被VQC所替代。
动态补偿：SVG、SVC，其特点是响应迅速，主要用于电弧炉、轧钢设备、矿井提升机、电力机车牵引等特殊的冲击性负荷设备，以维持设备正常运行为目的。
设备造价极高，运行可靠性差，后期维护困难，运行成本高。
就节能降损投资回报率而言其效果远不如VQC和固定补偿。
VQC（电压无功综合控制）:在用户以节能降损、提高输变电设备的输送能力为目的的应用场合，VQC以其节能效果明显、跟踪补偿效果好、免维护、自动化程度高、造价合理等特点广泛应用于电力系统变电站、开闭所和其他工矿企业。
2、当前市场常规VQC存在的问题常规VQC产品作为无功补偿设备中二代产品，因其按需自动补偿，维护简单，成本适中的优点得到了广大客户的欢迎，但受当时经济技术条件的限制，使用中发现存在以下问题：2.1分组不细，投切冲击大传统的VQC因为受成本的限制一般分为2-4级，最多不会超过5级，电容级差大，投切电容器组对系统的冲击大，无法实现精细补偿。
2.2装置运行不可靠，故障率较高受当时经济技术条件的限制，VQC二代产品的结构设计和元件选型上存在安全隐患，造成运行不可靠，故障率较高。
风电场无功补偿装置介绍
一、风电场无功补偿装置介绍风力发电系统的特点决定风电场必须需要加装无功补偿装置，目前常用的无功补偿装置主要有磁控式电抗器MCR、静止无功补偿器SVC、静止同步补偿器STATCOM。
三种补偿装置的基本功能相似，但其在技术原理、性能指标、实施效果上有较大区别。
MCR属于第二代无功补偿装置，其基本原理是调节磁控电抗器的磁通来调节其输出无功电流，仅采用少量的晶闸管器件。
其优点是：由于仅采用少量的晶闸管，其成本相对较低；关键器件为磁控电抗器，可直挂35kV电网。
其缺点是：响应速度较慢（通常为秒级），输出谐波含量较大且波动范围较大，实际损耗较大（一般大于2%）。
MCR产品在国内出现于上世纪90年代，由于其电抗器制造难度较大、损耗大等缺点，在国内没有得到大规模的推广。
SVC也属于第二代无功补偿装置，其基本原理是调节晶闸管的触发角度来调节串联电抗器的输出感性无功电流，其输出的容性无功电流需要通过并联电容器来解决。
其优点是：技术稍先进，因采用晶闸管器件（半控型器件），响应速度较快，能够迅速连续调节系统无功功率，具有较强的动态无功补偿的能力。
其缺点是：需要采用大量的晶闸管元件，成本较高；谐波含量大且波动范围大，因此需要加装不同次的滤波装置，易与系统发生谐振造成电容器爆炸或电抗器烧毁事件，大量应用易造成系统不稳定；占地面积大，施工周期较长。
STATCOM属于国际上最新的第三代无功补偿装置，其基本原理是以电压型逆变器为核心的一个电压、相位和幅值均可调的三相交流电源，可发出感性或容性无功功率。
其优点是：技术先进，因采用IGBT件（全控型器件）响应速度较快，能够迅速连续调节系统无功功率，能够抑制电压波动和闪变；对系统电压跌落不敏感，可在低电压下稳定运行，具有较强定的低电压穿越能力；谐波含量很小，且不与系统发生谐振，不需要加装滤波装置；占地面积小且施工周期短；运行损耗小（1%左右）。
其缺点是：需要采用大量的IGBT元件（其价格高于晶闸管），成本较高。
饱和电抗器综述
量由7%降低到2.8%。
7多补偿绕组多调谐滤波器的研究
新原理
在补偿绕组中注入与主绕组电流同频的特定幅值和相位的补偿电流，可以改变主绕组对外所呈现的等值电感
有可控电抗器铁心材料磁化曲线的测量数据
磁阀式可控电抗器电流幅值与出发导通角之间的控制特性图——非线性
4磁阀式可控电抗器及其在特高压系统的应用研究
数学模型详细：磁路方程、电磁方程
控制特性详细：触发角与饱和度；触发角与工作电流
仿真详细
5磁阀式可控电抗器在无功补偿中的应用
数学模型详细：磁路方程、电磁方程
类型
工作原理 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
数学模型
物理模型
仿真模型
控制方法
1磁阀式可控电抗器的数学分析及仿真研究
MCR与TCR比较比较详细，突出了MCR的优点
工作原理、数学模型、工作特性分析详细
谐波抑制及快速励磁研究
H无穷控制
2磁阀式可控电抗器的数学模型及特性
工程实现详细，与消弧相似
3磁阀式可控电抗器及其在电力系统中的应用
控制特性详细：触发角与饱和度；触发角与工作电流
仿真详细
6低谐波双级饱和磁控电抗器研究
为了降低单相磁控电抗器（MCR）产生的高次谐波，提出将磁控电抗器工作铁心设计
为双级磁饱和结构,并建立了这种铁心结构的磁路数学模型，在分析单级磁控电抗器谐波分布特性
的基础上，给出了双级磁饱和电抗器的谐波抵消原理。对所提出的双级饱和磁控电抗器进行了数
TCR-SVC与MCR-SVC技术对比
基于TCR-SVC与基于MCR-SVC对风电场安全稳定经济运行影响的技术对比一、风电并网对电网安全稳定经济运行的影响1、迅速发展的风电截止2006年底，我国风电装机容量为2560MW，占0.43%。
2020年, 发改委确定目标是风电装机容量为30000MW。
风电场最大容量将达到百万千瓦级。
2、风电场的特点及对电网的影响风力发电的波动性风力发电输出是断断续续的。
风力发电的输出很难调度，需要附加备用容量，风电厂并网稳定性及备用容量影响电网的短路容量及暂态稳定性。
当风速变化风电场的突然接入或退出。
二、SVC对风机与暂态稳定性的影响没有安装SVC补偿的感应发电机，从短路故障开始，到切除故障，重合成功，风机终端母线电压崩溃，风机过速，风机解网甚至可能损坏风机。
安装了SVC补偿的感应发电机，SVC可以提供快速动态无功补偿，增加了功率输出，提高了风机在网时间，，风机终端母线电压稳定，不易发生风机过速想象。
SVC的响应时间越快，效果越好。
三、基于TCR-SVC与基于MCR-SVC的特征1、基于TCR-SVC：晶闸管控制的电抗器，可控电抗器加电容器。
也称相控电源。
响应时间快，小于10ms。
电抗器是空心绕组，电抗器自身损耗小于0.2%晶闸管串联，不易直挂在110kV及以上系统中，适用于35kv及以下的输配电系统中。
2、基于MCR-SVC：铁心电抗器的线圈中部抽头接晶闸管，晶闸管控制的电抗器，需要通过磁通变化改变电抗器容量，时间相对较慢，200ms以上。
MCR为铁心电抗器，且运行在饱和或局部饱和状态，损耗在4%左右，且噪音大，温升高。
低压侧控制铁芯饱和程度，晶闸管不串联。
可直接运行在500kV系统中代替固定高抗。
适用于超高压输电系统中。
四、基于TCR-SVC与基于MCR-SVC的特征比较表五、损耗计算作为改善电能质量的行之有效的办法，无功补偿设备被广泛使用。
但是无功补偿设备的有功消耗不容忽视。
本文以安装于35kV电压等级，容量为10Mvar的各种无功补偿设备为例，比较其有功损耗的大小。
MCR、TCR、MSC比较-02版
对容量没有限制，一般负荷波动不是非常快速的场合都可以使用。由于结构简单，成本最有优势，寿命也最长，维护费用也最少。
通过控制晶闸管的导通角来控制电抗器在一周波内投入时间的长短，来控制流过电抗器的电流有效值，达到控制其无功功率的大小目的；
通过真空接触器有级投切无功补偿组，改变整体的无功输入容量；
占地面积
为TCR的1/10
大
够小
价格
中
高
低
补偿效果
线性调节，无功控制0—85%
线性调节，补偿范围大于MCR式，可达0—100%
有等级的补偿，适用于负荷变化以分钟计算的负责。
响应速度
约需150ms
约为10ms
1S
谐波治理
一般
符合国标，但同时也产生谐波
可滤除部分谐波
闪变治理
不具备
最大2：1
不具备
损耗
较大，约1.8~2.5%
1.2~1.5%
0.5%
使用寿命
运行稳定
运行稳定
运行稳定
后期维护费用
高，维护量小
高，维护量大
低
特点
适用于3000kVA以下，负荷波动特别快速的场合。
三种无功补偿方式的对比
设备名称
MCR+FC型SVC
TCR+FC型SVC
MSC
主要器件
晶管阀组控制相控电抗器+固定电容补偿
真空接触器控制+分级电容器补偿
控制原理
通过控制MCR中励磁装置晶闸管的导通角来控制附加直流励磁电流的大小，改变铁心磁导率，以致改变电抗器电抗值的大小，从而改变无功输出电流大小，进而改变无功补偿容量的大小；
MCR
磁阀式静止型高压动态无功补偿装置（MCR型SVC）产品概述磁阀式MCR型SVC是在老式的饱和电抗器技术基础上，由俄罗斯科学家提出，创造性地引进了“磁阀”概念，使铁芯只有小部分截面饱和，大部分可以不饱和。
解决了老式饱和电抗器铁芯全部过饱和带来的非线性而导致的谐波较大的问题，同时降低了整个装置体积、重量和噪音。
一改老式饱和电抗器给人以笨重、噪音大、谐波大的印象，具有了谐波小，响应快，耐高压、运行稳定、占地小，使用寿命长的优点。
使得磁阀式MCR型SVC在俄罗斯、乌克兰、美国、印度、中国及世界各地得到了快速的发展和各行业广泛的应用。
对提高电能质量，降低无功电流损耗，滤除系统谐波，稳定电网电压，提高电网运行安全可靠性有着优良的应用特性。
一、系统功能：1、提高功率因数，减少线路无功电流带来的线损；2、同时抑制和滤除谐波，降低电压波动、闪变、畸变，稳定电压，增强系统阻尼，抑制汽轮机发电系统存在的次同步谐振，缓冲功率振荡；3、微电子控制系统，无需机械投切设施；高速响应、平滑、无级动态调节。
二、应用场合：1、钢铁、冶金、石化行业2、电气化铁路3、风力发电场4、煤矿、船厂、港口大型提升机5、超、特高压长距离输电网络6、供电局电网的中高压变电站（66-220kV）三、MCR型SVC技术对比：磁阀式饱和电抗器无功补偿（MCR型SVC）与相控电抗器无功补偿（TCR型SVC）比较：四、技术特点：1、可靠性极高。
MCR型SVC最主要的特征就是SCR安装在低压回路而不直接安装在主回路中，SCR所需要承受的电压仅为主回路的1%左右，正因如此，MCR型SVC具有极高的可靠性。
2、较低的谐波含量，三相角接的系统的THD小于5%，符合国家规定的相关标准，如果采用多重化接法THD 可以降低到1.2%左右，甚至更低。
3、体积小，可控电抗器本体的体积仅为传统TCR的2/5左右。
4、非常适合于高压电网的直接挂网运行，大幅降低成本，减少占地面积。
无功补偿SVG,SVC,MCR,TCR,TSC的区别概要
无功补偿SVG、SVC、MCR、TCR、TSC区别TSC TCR型SVC MCR型SVC SVG吸收无功分级连续连续连续响应时间20ms 20ms100ms 10ms运行范围容性感性到容性感性到容性感性到容性谐波受系统谐波影响大，自身不产生谐波受系统谐波影响大，自身产生大量谐波受系统谐波影响大，自身产生较大量谐波受系统谐波影响小，可抑制系统谐波受系统阻抗影响大大大无损耗小大较大小分相调节能力有限可以不可可以噪声较小较小小体积（同等容量）大大较大小TSC：晶闸管投切电容器，采用无源器件（电容器）进行无功补偿，分级补偿，不能实现连续可调。
TCR：晶闸管控制电抗器。
MCR:磁控电抗器，与TCR类似，需要和电容柜配合实现动态无功补偿，可实现连续可调。
SVC：静止无功补偿装置，采用无源器件进行无功补偿的技术总称，包括：TSC、TCR等，“静止”是与同步调相机对应，一般来说将使用晶闸管进行控制的补偿装置成为“SVC"。
SVG：静止无功发生器，采用电能变换技术实现的无功补偿。
SVG与其它的最大区别在于能主动发出无功电流，补偿负载无功电流。
而其它均为无源方式，依靠无源器件自身属性进行无功补偿。
静止无功补偿器(SVC) 与静止无功发生器(SVG)有什么异同?静止无功补偿器(SVC)该装置产生无功和滤除谐波是靠其电容和电抗本身的性质产生的。
静止无功发生器(SVG)该装置产生无功和滤除谐波是靠其内部电子开关频繁动作产生无功电流和与谐波电流相反的电流。
相关知识静止无功补偿器又称SVC，传统无功补偿用断路器或接触器投切电容，SCV用可控硅等电子开关，没有机械运动部分，所以较静态无功补偿装置。
通常的SVC组成部分为1.固定电容器和固定电抗器组成的一个无功补偿加滤波支路该部分适当选择电抗器和电容器容量，可滤除电网谐波，并补偿容性无功，将电网补偿到容性状态。
2.固定电抗器3.可控硅电子开关可控硅用来调节电抗器导通角，改变感性无功输出来抵消补偿滤波支路容性无功，并保持在感性较高功率因数。
MCR是什么
磁控电抗器（magnetic control reactor)全称是磁阀式可控电抗器，简称MCR，是一种容量可调的并联电抗器，主要用于电力系统的无功补偿。
MCR的由来由于电力系统的需求，可控电抗器一直以来就是一个研究热点，其中前苏联科学家提出的借助直流控制的磁饱和型可控电抗器得到了推广和应用。
该类电抗器是借助控制回路直流控制电流的激磁改变铁心的磁饱和度，从而达到平滑调节无功输出的目的。
它是在磁放大器的基础上发展起来的。
早在1916年就由美国的E.F.W亚历山德逊提出了“磁放大器”的报告。
到了40年代，随着高磁感应强度及低损耗的晶粒取向硅钢带和高磁导、高矩形系数的坡莫合金材料的出现，将饱和电抗器的理论和应用提高到了一个新水平，1955年世界上第一台可控电抗器在英国制造成功，其额定容量为100MVA，工作电压为6.6 ~22 。
20世纪70年代以来，由于可控硅器件迅速发展及相控电抗器的出现，可控电抗器被打入“冷宫”。
随着电力工业的高速发展，人们对供电质量及可靠性的要求越来越高。
由此产生了一系列问题:超(特)高压大电网的形成及负荷变化加剧，要求大量快速响应的可调无功电源来调整电压，维持系统无功潮流平衡，减少损耗，提高供电可靠性。
20世纪70年代以来发展起来的相控电抗器（TCR）高昂的造价决定了其在电力系统中广泛应用的不合理性。
鉴于上述原因，电力专家们转而寻求更加经济和可靠的可调无功补偿装置。
1986年，原苏联学者提出了磁阀式可控电抗器的新型结构，从而使得可控电抗器的发展有的突破性进展。
新型可控电抗器可以应用于直到1150KV 的任何电压等级的电网作为连续可调的无功补偿装置，因而可直接接于超高压线路侧，同时发挥同步补偿机和并联电抗器的作用。
编辑本段MCR的原理磁控电抗器由控制部分和电抗器本体组成，原理图(单相)如下，该电抗器的主铁芯中间部分是长度为L的小截面段，上下两个半芯柱上分别对称地绕有匝数为N/2的绕组；每一铁芯柱的上（下）绕组有一抽头比为δ＝N2／N的抽头，它们与各自铁芯柱的下（上）绕组的首（末）端之间接有晶闸管K1和K2，不同铁芯的上、下两个绕组交叉联接后并至电网，二极管D则横跨在交叉端点用于续流。
MCR工艺技术
MCR工艺技术MCR（Microbial Cellulose Reinforced）工艺技术是一种利用微生物发酵生产纤维素纳米纤维，并将其应用于材料工业的先进技术。
这项技术不仅具有环保性，而且还能生产出高性能的纤维素纳米纤维，具有广泛的应用前景。
MCR工艺技术的基本原理是利用微生物（如醋酸菌、酵母菌等）在培养基中发酵生长，产生纤维素纳米纤维。
通常，将纳米纤维分离出来后，通过化学方法进行后续处理，如去除杂质、调整粒径等。
最终得到的纳米纤维具有高比表面积、高强度和高透明度等特点，可以应用于多个领域。
首先，MCR工艺技术在材料工业领域具有广泛的应用前景。
纤维素纳米纤维可以用于制备纳米复合材料，以提高材料的力学性能和导电性能。
此外，纳米纤维还可用于制备纤维素凝胶，具有多孔结构和高吸附性能，可广泛应用于生物医药领域，如人工组织工程和药物释放系统。
其次，MCR工艺技术还可以应用于食品工业。
纤维素纳米纤维具有良好的稳定性和高溶胀性，可用作食品增稠剂、胶凝剂和稳定剂等。
此外，纳米纤维还可以用于包装食品，增加包装材料的防潮性和阻隔性，延长食品的保质期。
另外，MCR工艺技术还可以应用于纺织工业。
将纤维素纳米纤维复合到纺织材料中，能够提高纺织品的力学性能、透气性和吸湿性。
此外，纳米纤维还可用于制备功能性纺织品，如抗菌纺织品和阻燃纺织品，具有较好的性能和稳定性。
虽然MCR工艺技术在各个领域都有广阔的应用前景，但仍存在一些挑战。
首先，纤维素纳米纤维的产量较低，需要进一步提高生产效率。
其次，纳米纤维的分散性和加工性还有待改善，以满足不同领域的需求。
此外，纳米纤维的价格也是一个限制因素，需要降低成本，以便大规模应用。
综上所述，MCR工艺技术是一种利用微生物发酵生产纤维素纳米纤维，并将其应用于材料工业的先进技术。
这项技术具有广泛的应用前景，可应用于材料工业、食品工业和纺织工业等领域。
然而，还需进一步研究和改进，以克服存在的挑战，使其得到更广泛的应用。
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MCR SVC TCR SVC
TCR
MCR SVC
Magnetic Controlled Reactor MCR Fixed Capacitor FC Mechanically Switched Capacitor MSC Mechanically Switched Reactor MSR
MCR SVC Static V ar Compensate
(SVC) SVC
( ) MCR (TCR ) TCT ) (TSC ) (SSR ) 1
1 SVC
MCR
MCR SVC “ ” MCR SVC MCR SVC
MCR SVC TCR SVC TCR SVC MSC TSC TCR SVC 1000kV 320MVar TCR SVC MCR SVC
2 MCR MCR
2
2 3 2 Ab Ab1(Ab1<Ab) N/2 N =N2/N(N=N1+N2)
K1 K2 D
3
4 K1 K2
4 K1 K2 K1 K2
K1 a b N2 2 3( ) K2 K1 2 3
D
MCR
a.) MCR
MCR 5 MCR
5 MCR
6
6
b.
7 MCR 3 7% 7% 7% 3% THD 1.2%
7 MCR
c.)
150ms
8 LC L 10ms
8 LC
C L K C
9
i 10ms
MCR SVC
9
MCR TCR
10 MCR SVC
l i k u W w
w .d o c u -t
r a c k .c m
C c t o
b y
N
O !
w w .d o c u -t r a c k .c o
11 TCR SVC
MCR SVC TCR SVC ,MCR SVC 380V TCR SVC
TCR MCR
MCR SVC TCR SVC 10ms 10ms
100-200ms 40-200ms
,5 <2.6%,7 <1.5%,
11 <0.6%,13 <0.3% ,5 >5.0%,7 >2.6%, 11 >1.0%,13 >0.7%
25
1.5
,
70-72 62
0.5%~0.8% 0.5%~0.8%
MCR SVC
QF: -----
QC: ----- QL: ---- QL QS( )= QF+ QL- QC =0
MCR SVC TCR SVC
1
MCR SVC TCR SVC MCR SVC SEMIKRON SEMIKRON ABB
MCR TCR 10mS.
2
MCR SVC 200ms 0.98.
TCR SVC DSP+ CPLD 40ms-200ms 0.98.
MCR SVC 50ms
3
MCR 3 7% 7% 7% 3% THD 1.2%
TCR SVC 3 5 7 11/13
MCR SVC <2.6%,7 <1.5%, 11 <0.6%,13 <0.3% TCR SVC >5.0%,7 >2.6%,11 >1.0%,13 >0.7%,
4
SEMIKRON 1600V MCR SVC 1%~3% TCR SVC
5
MCR SVC TCR SVC
6
MCR SVC TCR SVC
7
MCR TCR MCR SVC MCR MCR MCR MCR SVC TCR MCR
8
MCR SVC TCR SVC
9
MCR SVC TCR SVC
10
MCR TCR MCR SVC MCR MCR TCR MCR
11
MCR SVC TCR SVC
12
MCR SVC 25 TCR SVC
13
MCR SVC TCR SVC 1.5 TCR SVC
14
MCR MCR MCR
TCR SVC
15
MCR SVC 70~72 TCR SVC 62
16
MCR SVC SVC MCR SVC MCR TCR 1 3 MCR
TCR SVC 2) SVC
( ) r}1 TCR FC TCR SVC l 1 TCR SVC 3 100 MV A TCR SVC 3 MV A 50 SVC 1 5 MW 1 3×10 kwh 0 5 kwh SVC 650
17
MCR SVC MCR
TCR SVC MCR SVC TCR SVC 1/3
18
MCR SVC TCR SVC
19
MCR SVC TCR SVC 0.98
20
MCR SVC TCR SVC
21
MCR SVC MCR SVC TCR SVC TCR 2/3
22
MCR SVC TCR SVC。