《电力电子技术》电子课件(高职高专第5版) 7.5 静止无功补偿装置
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上式中，ip(t)和iq(t)分别为有功电流分量和无功电流分量。当ωt=2kπ 时：
iL(2k ) 2I sin IQM
可见，只要测量在相电压正向过零时刻的负载电流，就可知对应的 无功电流最大值IQM。这种无功电流检测方法简单、快速（在一个周期内 只要采样一次）。
7.5.2晶闸管投切电容器(TSC)
TSC由两个反并联的晶闸管构成的静态开关与电容器串联组成。
TSC与电网并联，当控制电路检测到电网需要无功补偿时， 触发晶闸管静态开关并使之导通，这样，便将电容器接入电 网，进行无功补偿；当电网不需要无功补偿时，关断晶闸管 静态开关，从而切断电容器与电网的联接。
因此，TSC实际上就是断续可调的吸收容性无功功率的 动态无功补偿装置。
图7.5.3 TSC主电路
图7.5.4 晶闸管电压过零触发 电路示意图
7.5.2晶闸管投切电容器(TSC)
3、电容器投切判据与信号检测
（1）以无功电流为投切判据
在图7.5.5中设节点相电压为：
up(t) 2U sint
负载电流为：
图7.5.5 节点相电压与负载电流
iL(t) 2I cos sint 2I sin cost ip(t) iq(t)
图7.5.6 无功电流为投切判据的 检测电路原理图
可得
C IQM 2U
上式△C即为全补偿所需投切的电容量，△C为负值，则是切除相 应容量的电容器；反之，则应投入相应容量的电容器。
7.5.2晶闸管投切电容器(TSC)
（2）以无功功率为投切判据
对于对称三相补偿，只要取任意两相电压 （线电压）和另一相电流，就可测得无功功率。
7.5.1晶闸管控制电抗器(TCR)
基本原理： 单相基本结构是两个反并联的晶闸管与一个电抗器串联， 这样的电路并联到电网上，就相当于电感负载的交流调压电 路结构。 工作原理和不同触发角时的工作波形与交流调压电路完 全相同。
图7.5.1 TCR的基本原理图
7.5.2晶闸管投切电容器(TSC)
工作原理：
UBC
1 N
N
uB2Ck
k 1
1 N
PBC
N
uBCk i Ak
k 1
7.5.2晶闸管投切电容器(TSC)
4、控制器原理框图
TSC的控制器主要由单片机、键盘接口电路、液晶显示接口电路、 数据存储器、同步电压检测、电压电流和频率检测，还有触发电路等 部分组成。该控制器硬件的原理方框图如图7.5.8所示。
收容性无功功率；
流
滞当后U.o电小压于9U0. °s
时，电 ， SVG
吸收感性无功功率。
图7.5.10 SVG等效电路及其工作原理
图7.5.8 TSC控制器原理框图
7.5.3静止无功发生器(SVG)
工作原理
图7.5.9给出了采用自换相电压型桥式的SVG基本电路结构。 适当调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值，就可
以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现动态无 功补偿的目的。
图7.5.9 SVG基本电路结构
7.5.3静止无功发生器(SVG)
图7.5.2 TSC单相机构及其控制系统原理图
7.5.2晶闸管投切电容器(TSC)
1、TSC主电路 一般将电容器分成几组，每组均 可由晶闸管投切，如图8.4.3所示。电 容器分组通常采用二进制方案，即采 用n-1个电容值为C的电容和一个电容 值为C/2的电容，这样的分组可以使组 合成的电容值有2n级。 2、零电压投入问题 为使补偿电容器的投入与切除过 程不引发主电路的涌流冲击，必须选 择准备投入的电容器上的电压为电网 线电压的正或负峰值且电压极性相同 的时刻，切除时只要撤消触发信号即 可，开关在电流过零之后会自行关断。
电力电子技术(第5版) 第7章 电力电子装置
7.5 静止无功补偿装置
7.5 静止无功补偿装置
1、组成：由电力电子器件与储能元件构成。 2、特点：在于能快速调节容性和感性无功功率，实现动态补偿。 3、应用：常用于防止电网中部分冲击性负荷引起的电压波动干扰、重 负荷突然投切造成的无功功率强烈变化。 4、分类： （1）采用晶闸管开关的静止无功补偿装置： ◆晶闸管控制电抗器（ Thyristor Controlled Reactor— TCR） ◆晶闸管投切电容器（Thyristor Switched Capacitor —TSC） （2）采用自换相变流器的静止无功补偿装置： ◆静止无功发生器（Static Var Generator—SVG） ◆ 高 级 静 止 无 功 补 偿 装 置 （ AdTanced Static Var Compensator— ASVC）。
由于PBC=UBCIAsinΦ，则功率因数为:
PF 1 ( PBC U BC I A )2
图7.5.7 检测A相电流BC 相线电压向量图
可让单片机通过Ａ/Ｄ转换同时对和信号在一个周期内进行Ｎ次采 样，得到 2Ｎ个数据，由此进行下述离散运算得到UBC、IA和PBC ：
IBC
1 N
N
i
2 Ak
k 1
（1）以无功电流为投切判据
图7.5.6中，电压信号经滤波后由 过零脉冲发生电路产生相电压，正向 过零脉冲信号，作为采样保持器的采 样开关信号，于是采样保持器的输出 就是无功电流幅值。
则实现图了7.5完.5中全，补i偿L=。ic+is ，如果使iq=ic ，
由
ic
百度文库
C
dup dt
C
2U cos t
和
iq 2I sin cost IQM cost
工作原理
仅考虑基波频率时 SVG工作原理可以用图7.5.10（a）所 示的单相等效电路来说明。
的幅值通大过小同即步可电以路控控制制S，VG使从U电.o 网与吸U. 收s 同的频电同流相I，. 是然超后前改还变是U滞.o 后90°，并且还能控制该电流的大小。
当
U.o大于
.
Us
时，电流
超 前 电 压 90° ， SVG 吸
iL(2k ) 2I sin IQM
可见，只要测量在相电压正向过零时刻的负载电流，就可知对应的 无功电流最大值IQM。这种无功电流检测方法简单、快速（在一个周期内 只要采样一次）。
7.5.2晶闸管投切电容器(TSC)
TSC由两个反并联的晶闸管构成的静态开关与电容器串联组成。
TSC与电网并联，当控制电路检测到电网需要无功补偿时， 触发晶闸管静态开关并使之导通，这样，便将电容器接入电 网，进行无功补偿；当电网不需要无功补偿时，关断晶闸管 静态开关，从而切断电容器与电网的联接。
因此，TSC实际上就是断续可调的吸收容性无功功率的 动态无功补偿装置。
图7.5.3 TSC主电路
图7.5.4 晶闸管电压过零触发 电路示意图
7.5.2晶闸管投切电容器(TSC)
3、电容器投切判据与信号检测
（1）以无功电流为投切判据
在图7.5.5中设节点相电压为：
up(t) 2U sint
负载电流为：
图7.5.5 节点相电压与负载电流
iL(t) 2I cos sint 2I sin cost ip(t) iq(t)
图7.5.6 无功电流为投切判据的 检测电路原理图
可得
C IQM 2U
上式△C即为全补偿所需投切的电容量，△C为负值，则是切除相 应容量的电容器；反之，则应投入相应容量的电容器。
7.5.2晶闸管投切电容器(TSC)
（2）以无功功率为投切判据
对于对称三相补偿，只要取任意两相电压 （线电压）和另一相电流，就可测得无功功率。
7.5.1晶闸管控制电抗器(TCR)
基本原理： 单相基本结构是两个反并联的晶闸管与一个电抗器串联， 这样的电路并联到电网上，就相当于电感负载的交流调压电 路结构。 工作原理和不同触发角时的工作波形与交流调压电路完 全相同。
图7.5.1 TCR的基本原理图
7.5.2晶闸管投切电容器(TSC)
工作原理：
UBC
1 N
N
uB2Ck
k 1
1 N
PBC
N
uBCk i Ak
k 1
7.5.2晶闸管投切电容器(TSC)
4、控制器原理框图
TSC的控制器主要由单片机、键盘接口电路、液晶显示接口电路、 数据存储器、同步电压检测、电压电流和频率检测，还有触发电路等 部分组成。该控制器硬件的原理方框图如图7.5.8所示。
收容性无功功率；
流
滞当后U.o电小压于9U0. °s
时，电 ， SVG
吸收感性无功功率。
图7.5.10 SVG等效电路及其工作原理
图7.5.8 TSC控制器原理框图
7.5.3静止无功发生器(SVG)
工作原理
图7.5.9给出了采用自换相电压型桥式的SVG基本电路结构。 适当调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值，就可
以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现动态无 功补偿的目的。
图7.5.9 SVG基本电路结构
7.5.3静止无功发生器(SVG)
图7.5.2 TSC单相机构及其控制系统原理图
7.5.2晶闸管投切电容器(TSC)
1、TSC主电路 一般将电容器分成几组，每组均 可由晶闸管投切，如图8.4.3所示。电 容器分组通常采用二进制方案，即采 用n-1个电容值为C的电容和一个电容 值为C/2的电容，这样的分组可以使组 合成的电容值有2n级。 2、零电压投入问题 为使补偿电容器的投入与切除过 程不引发主电路的涌流冲击，必须选 择准备投入的电容器上的电压为电网 线电压的正或负峰值且电压极性相同 的时刻，切除时只要撤消触发信号即 可，开关在电流过零之后会自行关断。
电力电子技术(第5版) 第7章 电力电子装置
7.5 静止无功补偿装置
7.5 静止无功补偿装置
1、组成：由电力电子器件与储能元件构成。 2、特点：在于能快速调节容性和感性无功功率，实现动态补偿。 3、应用：常用于防止电网中部分冲击性负荷引起的电压波动干扰、重 负荷突然投切造成的无功功率强烈变化。 4、分类： （1）采用晶闸管开关的静止无功补偿装置： ◆晶闸管控制电抗器（ Thyristor Controlled Reactor— TCR） ◆晶闸管投切电容器（Thyristor Switched Capacitor —TSC） （2）采用自换相变流器的静止无功补偿装置： ◆静止无功发生器（Static Var Generator—SVG） ◆ 高 级 静 止 无 功 补 偿 装 置 （ AdTanced Static Var Compensator— ASVC）。
由于PBC=UBCIAsinΦ，则功率因数为:
PF 1 ( PBC U BC I A )2
图7.5.7 检测A相电流BC 相线电压向量图
可让单片机通过Ａ/Ｄ转换同时对和信号在一个周期内进行Ｎ次采 样，得到 2Ｎ个数据，由此进行下述离散运算得到UBC、IA和PBC ：
IBC
1 N
N
i
2 Ak
k 1
（1）以无功电流为投切判据
图7.5.6中，电压信号经滤波后由 过零脉冲发生电路产生相电压，正向 过零脉冲信号，作为采样保持器的采 样开关信号，于是采样保持器的输出 就是无功电流幅值。
则实现图了7.5完.5中全，补i偿L=。ic+is ，如果使iq=ic ，
由
ic
百度文库
C
dup dt
C
2U cos t
和
iq 2I sin cost IQM cost
工作原理
仅考虑基波频率时 SVG工作原理可以用图7.5.10（a）所 示的单相等效电路来说明。
的幅值通大过小同即步可电以路控控制制S，VG使从U电.o 网与吸U. 收s 同的频电同流相I，. 是然超后前改还变是U滞.o 后90°，并且还能控制该电流的大小。
当
U.o大于
.
Us
时，电流
超 前 电 压 90° ， SVG 吸