第10章电力电子开关型电力补偿、控制器

10.1 晶闸管开关型并联电抗补偿控制器
10.1.1
晶闸管投、切并联电容器TSC（Thyristor
Switched Capacitors) 10.1.2 晶闸管相控并联电抗器TCR
10.1.1 晶闸管投、切并联电容器TSC
图10.1 晶闸管投切电容器TSC
I C V2 / X C 2fCV2 I Q I sin
i(t ) 2V2 [cos cos t ] ,(10 6) ; t 2 , i(t ) im L
10.1.2 晶闸管相控并联电抗器TCR （续1）
电流i(t)正半波：i(t )
i(t ) 电流i(t)负半波：
2V2 [cos cos t ] (10 4) L
10.2.1 晶闸管控制的串联电容补偿器TCSC（续2）
相控电感l的等效感抗：
X LC
Vc l I l1 sin 2 2
串联等效电容C容抗： X C 1/ C α=180°时 Xl ，AB两点等效容抗 X AB 1/ C α=90°时 Xl L X L ，AB两点等效容抗
电力电子学
——电力电子变换和控制技术（第二版）
第 10 章 电力电子开关型电力补偿、控 制器
10 电力电子开关型电力补偿、控制器
10.0 概述 10.1 晶闸管开关型并联电抗补偿控制器 10.2 晶闸管开关型串联电抗补偿器 10.3 PWM开关型并联无功功率发生器STATCOM
10.4 谐波电流补偿器HCC（或并联型电力有源滤波器PAPF）
90，i(t)比v落后90，电流为正弦波 X L L;
180 , X L 0
10.1.2 晶闸管相控并联电抗器TCR （续2）
α=90°时i(t)为完整的正弦波： α=ωt从90°再提前发触发脉冲时，由于i(t)还是负值，T2 仍在导通不能开通T1，待到ωt= 90°时，iT2=0才能开通 T1，所以波形与α=90°相同；α调控范围90°~180° TSC与TCR联合工作，可连续改变等效并联电抗的大小和 性质，使无功电流的补偿恰如其分。
I sin C (10 1) 2fV2
投、切并联电容：减少线路及发电机、变压器无功功率， 提高其有功功率极限，减少ΔP，补偿感性负载压降。 缺点：只能电压过零投、切，不能相控。
10.1.2 晶闸管相控并联电抗器TCR
在ωt=α时开通T1 在ωt=π时 在ωt=π+α时开通T2 在ωt=2π时
10.0 概述（续）
分类：
按电力补偿控制器中所用开关器件及其控制方式的不同， 可以分为：
晶闸管相控型电力补偿控制器。 全控开关器件高频PWM补偿控制器。 优点：
使电力系统的有功、无功功率潮流优化，平衡电力系统的 有功、无功功率，抑制功率振荡，可以改善电力系统的供 电质量和运行特性，可以提高运行的经济性和可靠性，提 高电力设备（发电机、变压器、输配电线路）的利用率， 减少备用电力设备。
10.5 谐波电压补偿器HVC（或串联型电力有源滤波器SAPF） 10.6 PWM开关型串联同步电压补偿器SSSC *10.7 统一潮流控制器UPFC *10.8 超导磁体储能系统SMES
10.9 小结
10.0 概述
电力半导体开关器件所构成的电力电子开关电路有两类 应用： 1. 电力电子变换电源。 实现电力变换。 2. 电力电子补偿、控制器。 输出可控的电压串联在线路上，补偿控制线路电压。 输出可控的电流并联在电网上，补偿控制线路电流。 串联在线路上补偿控制线路等效阻抗。 并联在电网上补偿控制电网等效负载阻抗。
X AB / 2 XC X L 1 XC XC XC X L XC 1 XL
传输功率
P
E百度文库V2 sin X q1 X L X AB
10.2.1 晶闸管控制的串联电容补偿器TCSC（续3）
10.2 晶闸管开关型串联电抗补偿器
10.2.1
晶闸管控制的串联电容补偿器TCSC
10.2.2 可关断晶闸管GTO控制的串联电容补偿器GCSC
10.2.1 晶闸管控制的串联电容补偿器TCSC
E I d ( X L X q1 )

I

Id Iq
V2
I q ( X L X q1 )
矢量图
无C，A处无负载时:
I q ( X L X q1 )
矢量图
为确保发电机扰动状态运行稳定性，δ不宜过大。XL很大 时，P传输功率受限，远小于导线发热所允许的功率极限 值，在线路中串入电容，可减小等效线路电抗，提高传输 功率。 固定C，相控电抗XL，构成TSCS（Thyristor Controlled Series Capacitor)
E sin Id ( X L X q1 ) , E cos V2 I q ( X L X q1 )
P2 V2 I d
PE P2 EV2 E ( E V2 cos ) sin , QE EI cos( ) 2 2 X L X q1 X L X q1
EV2 V ( E cos V2 ) sin , Q2 V2 I q 2 X L X q1 X L X q1
将图中的一个1/2Lc改为R，即构成同步振荡阻尼器SSRD
10.2.1 晶闸管控制的串联电容补偿器TCSC（续1）
E

I

Id Iq
V2
I d ( X L X q1 )


2V2 2V2 [cos cos t ] (10 6), im (1 cos ) (10 5) L L V2 sin 2 2( ) I (10 8) 作傅立叶分析,基波有效值 1 L V2 X L (10 10) 1 电感L的等效基波电抗为 I1 sin 2 2( )