TCR型SVC相控电抗器参数选择_蒋家久

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（ａ）ＴＣＲ电路简图（ａ）ＳｉｍｐｌｉｆｉｅｄｃｉｒｃｕｉｔｏｆＴＣＲ
（ｂ）电流、电压波形图（ｂ）Ｗａｖｅｆｏｒｍｓｏｆｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｖｏｌｔａｇｅ
图２ＴＣＲ电路及其电流、电压波形
Ｆｉｇ．２ＳｉｍｐｌｉｆｉｅｄｃｉｒｃｕｉｔｏｆＴＣＲａｎｄｉｔｓｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｖｏｌｔａｇｅｗａｖｅｆｏｒｍｓ
准，ＴＣＲ基波电流分量Ｉ＊１、谐波电流分量Ｉ＊ｎ、平均电流
分数值Ｉ＊ｃｐ、有效电流分数值Ｉ＊ｅ和最大峰值电流分数值
Ｉ
＊ＴＣＲｍ
如表
１
所示。
（１７）
表１ＴＣＲ谐波电流分量Ｔａｂ．１ＨａｒｍｏｎｉｃｃｕｒｒｅｎｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆＴＣＲ
４４
４／２００９
电磁污染与电能质量控制
ＴＣＲ型Ｓwenku.baidu.comＶＣ相控电抗器参数选择
蒋家久
（南车株洲电力机车研究所有限公司，湖南株洲４１２００１）
摘要：根据ＴＣＲ型ＳＶＣ中相控电抗器电流特点，分析其电流基波与谐波分量的关系与规律；通过ＴＣＲ运
用性能比较，探讨相控电抗器参数的合理选择。
式中：β——移相控制角；
。
（３）图２（ｂ）示出电源电压ｕ、电抗器电压ｕＬ及其电流ｉ、晶闸管电压ｕＴ的波形。由图可见，ｉ为不连续的周期函数，正负半波完全对称。对于电抗器电流，存在ｉ（ωｔ）＝ｉ（－ ωｔ）和ｉ（ωｔ）＝－ｉ（ωｔ＋ π）关系，表明电流谐波中无正弦项与偶次项；对于电抗器电压，则ｕＬ（ωｔ）＝－ｕＬ（－ ωｔ）和ｕＬ（ωｔ）＝－ｕＬ（ωｔ＋ π），表明电压谐波中无余弦项与偶次项。
０．００２１０．００１９０．００１７０．００１５
０．０００３０．０００３０．０００３０．０００３
１３００．００６８０．００５８０．００１８０．００７００．００４１０．００３００．００６２０．００２３０．００３５０．００４７０．０００９０．００３００．００２９０．０００１０．００１８０．００１３０．０００２
（６）
（７）
（８）
（１１）
（１２）２．２谐波电流公式
对ｎ次谐波，其谐波电流为：
化简后可得：
（１３）
（１４）谐波电流有效值如式（１５）所示，β控制在９０°～１８０°范围内。
＝ＵＩＬ。当补偿系统工作时，ＴＣＲ电源电压加在阀组和电抗器上（Ｕ＝ＵＴ＋ＵＬ），相应的输出无功功率分别为ＱＴ＝ＵＴＩＬ和ＱＬ＝ＵＬＩＬ。阀组元件常承受全部的电源电压，故其装置容量总是按补偿的全容量考虑；电抗器上流过的电流虽然与阀组上的相同，但因只承受部分电源电压，故其装置容量将小于ＴＣＲ额定补偿容量。
２ＴＣＲ基波电流与谐波电流
谐波分析既可利用ＴＣＲ电流ｉ也可利用电抗器电压ｕＬ进行，其结果完全一致。下面利用式（２）进行谐波分析。电流ｉ的谐波表示形式如式（４）或式（５）所示：
其中：
（４）（５）
０．０３１１０．００３６０．００７５０．００５２
０．０２７６０．００９８０．００１５０．００５０
０．０２０７０．０１１５０．００３６０．００１３
０．０１３００．００９２０．００５４０．００２２
０．００６３０．００５３０．００４１０．００２９
３００．０３６６０．０７０４０．０９９００．１２０５０．１３３５０．１３７８０．１３３８０．１２２６０．１０６１０．０８６３０．０６５６０．０４５９０．０２９００．０１６００．００７１０．００２２０．０００３
Ｉ＊ｎ（ｎ＝１，３，５，７，９，１１，１３，１５）
β ／（°）１９０１．００００９５０．８８９２１０００．７８００１０５０．６７４２１１００．５７３２１１５０．４７８４１２００．３９１０１２５０．３１２０１３００．２４２１１３５０．１８１７１４００．１３１０１４５０．０８９８１５００．０５７７１５５０．０３３９１６００．０１７６１６５０．００７５１７００．００２２１７５０．０００３
１５００．００５５０．００２９０．００３８０．００４７０．００１２０．００４９０．００１４０．００３７０．００３００．００１６０．００３２０．０００３０．００２２０．００１３０．０００８０．００１００．０００２
４６
ＴＣＲ型ＳＶＣ相控电抗器参数选择
４／２００９
（１５）２．３ＴＣＲ电流的平均值、有效值和最大峰值
ＴＣＲ的平均电流后，则有：
，代入式（２）化简
（１６）
ＴＣＲ电流有效值简后，则有：
收稿日期：２００９－０５－２３作者简介：蒋家久（１９２７－），男，教授级高级工程师，一直从事电气化铁道供电及机车电传动方面的研究和设计工作。
图１ＴＣＲ型ＳＶＣ电路
Ｆｉｇ．１ＴＣＲｔｙｐｅＳＶＣ
４／２００９
ＴＣＲ型ＳＶＣ相控电抗器参数选择
４５
ＴＣＲ输出的无功功率ＱＴＣＲ等于其额定基波电流ＩＬ（或称电抗器电流）与额定电源电压Ｕ的乘积，即ＱＴＣＲ
０．０２７６０．００９８０．０１３８０．００５０
０．００９９０．０１８８０．００９９０．００３２
０．００７５０．０２０４０．００１１０．００７９
０．０２１２０．０１５２０．００７１０．００５８
０．０２９３０．００５８０．０１０２０．０００５
ＪＩＡＮＧＪｉａ－ｊｉｕ
(CSR Zhuzhou Electric Locomotive Institute Co.,Ltd., Zhuzhou, Hunan 412001,China)
Abstract: It analyses the relationships and rules of fundamental current and harmonic components according to the current characteristics of TCR in TCR Type SVC (Static Var Compensator). Compared with TCR performances, reasonable selection of phase-controlled reactor’s parameter is discussed.
５
７
９
１１
０
０
０
０
０．０２１５０．０１４９０．０１１１０．００８６
０．０３８８０．０２４３０．０１５７０．００９９
０．０４８８０．０２５００．０１１２０．００２９
０．０４９７０．０１７００．０００６０．００６２
０．０４２００．００３７０．００９７０．００９６
，代入式（２）化
当ωｔ＝ π时，利用式（２）可得到ＴＣＲ的最大峰值电流：
（１８）
利用式（１６）～（１８）可计算出ＴＣＲ电流的平均值、
有效值和最大峰值。以β ＝９０ °时的基波电流Ｉ１－９０°为基
１ＴＣＲ电流与控制角的关系
ＴＣＲ型ＳＶＣ系统（图１）中，设感性负载无功功率为ＱＺ，ＦＣ支路输出容性无功功率ＱＣ，ＴＣＲ支路输出感性无功功率ＱＴＣＲ，则该系统总无功功率为ＱＳ＝ＱＺ＋ＱＴＣＲ－ＱＣ。通过调节ＴＣＲ晶闸管阀的控制角，便可无级调节ＱＴＣＲ，使ＱＳ保持为规定的数值，以实现系统无功功率自动补偿和功率因数控制的目的。
因电抗器电抗大、电阻小（Ｒ ≈ ０），故Ｚ＝ ωＬ＝ＸＬ、 δ≈ ０、θ＝ π ／２，则式（１）可简化为：
（２）令ｉ＝０，则电流导通角的宽度为：
（９）
Key words: thyristor-controlled reactor(TCR); compensation circuit; fixed capacitor(FC); filter circuit; harmonic current; compensation capability; control angle
晶闸管Ｔ１和Ｔ２反并联后与电抗器串联接于交流电
源（图２（ａ）），设电源电压
。当正向晶闸管Ｔ１
在移相控制角β处触发导通（β＞π ／２）时（图２（ｂ）），ＴＣＲ
回路将产生由零增至最大后再减小为零的过渡电流
（式（１）），电流导通角的范围宽度为γ。同样，反向晶闸
管Ｔ２也产生相同形式的反向电流。
（１）
０引言
ＴＣＲ型静止无功补偿装置（ＳＶＣ）由ＦＣ滤波支路和ＴＣＲ装置组成。ＦＣ支路输出定量容性无功功率，同时吸收负载谐波电流和ＴＣＲ产生的谐波电流；ＴＣＲ装置采用移相触发方式控制电抗器的输入电压，从而控制ＴＣＲ的电流与无功功率。ＳＶＣ装置成本中ＴＣＲ占有相当的比例，因此减小电抗器容量以降低补偿装置费用具有重要意义。ＴＣＲ基波电流及其谐波分量与电抗值和移相控制角间有着复杂的函数关系，若过度降低电抗器的电抗值，谐波电流将随之增大，对电网的不良影响将增加。本文从ＴＣＲ电流的特点出发，通过性能分析比较及经济综合考虑，探讨了ＴＣＲ参数的合理选择问题。
关键词：晶闸管控制型电抗器（ＴＣＲ）；补偿电路；固定电容（ＦＣ）；滤波电路；谐波电流；补偿容量；控制角
中图分类号：ＴＭ４７；ＴＭ７６１
文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－８４１０（２００９）０４－００４４－０５
Parameter Selection of Phase-controlled Reactor in TCR Type SVC
式中：ｎ ——谐波次数，ｎ＝１、３、５、７…。因ＴＣＲ谐波电流无正弦项和偶次项，所以Ａｎ＝０、
Ｉｎｍ＝Ｂｎ，由此可推导出基波电流与谐波电流的表达式。２．１基波电流公式
将式（２）代入式（７），则有：
化简积分式，则：
（１０）
故基波电流有效值为：