基于晶闸管投切电容器(TSC)的无功补偿研究
TSC型无功补偿技术
晶闸管模块的作用和选型
角外接法 ：以690V为例，采用两相过零触发控制时晶闸
根据控制量的不同可以分为:
P P 2 Q2
功率因数控制
(补偿精度低)
cos
当系统的功率因数小于目标值时，投入电容可以提高系统 功率因数，反之则减小电容
无功功率控制 (补偿精度高) 以无功功率和电网电压为控制量的双重控制-——
九区法，最适合于风电中的无功补偿控制策略， 且容易实现
TSC型无功补偿技术
电容柜
一般TSC型 电容补偿装 置都是由若 干电容补偿 单元组成， 因此可以组 合成不同补 偿容量，满 足系统无功 变化
TSC——晶闸管无触点开关投切电 容补偿装置
失速型定浆距风力发电机组，均采用异步
感应电动机，因此需要无功补偿装置 进行就地无功补偿，稳定电压，提高风力 发电机组和传输线路效率 具有投入无涌流、切除无过压、响应时间 快和系统稳定性高等特点
TSC控制回路
主要是采集电压、电流信号，通过信号处理作出
电容投切判断，并发出投切动作指令，触发控制 器则在控制指令下在电压过零时触发晶闸管导通 当需要关断时，停止触发信号，则晶闸管在电流 为零时自然关断 系统出现紧急情况时如过温、过流等，控制器能 够及时关断TSC系统以起到保护作用
控制策略
九区法 ——无功功率控制
系统电压作为第一控制量：分为最大值Umax和最小值Umin 系统无功功率为第二控制量：分为消耗的最大值Qx-max和发出的最大值 Qf-max
晶闸管投切滤波器(TSFC)技术研究
２ （ Ｓ Ｃ 装置的简介 ＴＦ ）
晶闸管投切滤波器 （ Ｓ Ｃ 装置是采 ＴＦ ）
用 晶 闸管作 为开关 实现 滤波器 与 电力系统
击，也提高了装置本身的寿命。采用晶闸 管投切 电容器 （ Ｓ Ｔ Ｃ）只能应用于没有谐 波 的 电力系统 ，系统 中有谐 波 ，就 要采用 晶闸管 投切滤 波器 （ Ｓ Ｃ）的动态 无功功 ＴＦ 率补偿 装置 。 由于 电力 系统 有谐波 ， 电压 波 形 发 生 了 畸 变 ， 晶 闸 管 投 切 滤 波 器 （ Ｓ Ｃ 就有一系列技术问题，国内只有 ＴＦ ） 少 数 厂家 研 究 开 发 晶 闸管 投 切滤 波 器 （ Ｓ Ｃ）装置 。我 公司是较 早研 究开发 晶 ＴＦ 闸管 投切 滤波 器 （ Ｓ Ｃ）技术和 产 品的公 ＴＦ 司之 一 ，晶闸管 投切 滤波器 （ Ｓ Ｃ）科 研 ＴＦ
如 图 ２所示 ，Ｔ Ｆ 等效 电路 图中 ，忽略 ＳＣ 回路 中的 电阻 ，令 电源 电压 为 ：
电抗器 以及保护用的快熔组成一个单相支 路，三个单相支路通常连接成大三角形接
线 ，接在 变压 器二 次侧线 圈上 。电抗 器 Ｌ 与 电容器 Ｃ 串联 形成单 调 谐滤波器 ， 某 对 次谐波 形成低 阻 抗通道 。使 电力 系统 中谐 波 大 部分流入 滤 波器 ，少量 流入 系统 。同
１ 国 内外现 状
采 用 晶 闸管投 切 电容器 （ Ｓ Ｔ Ｃ）用 于 快速补偿电力系统无功功率，提高功率因 数 ，在 国 内外 已广 泛应用 于 电力系 统中 ， 它 是替代 以前 采用 接触器 作 为开关投 切 电 容器 一种装 置 。 和接 触器投 切 电容 器相 比， 由于 控 制 晶 闸 管 导通 是 采 用 过 零触 发 技 术 ，因此 ，减少 了电容 器对 电力 系统 的冲
利用单相晶闸管投切电容器实现无功补偿
利用单相晶闸管投切电容器实现无功补偿无功补偿是为了改善电力系统的功率因数而进行的一种措施。
而利用单相晶闸管投切电容器实现无功补偿，是一种常见的方式。
本文将从晶闸管的工作原理、电容器的作用、无功补偿的意义等方面详细介绍利用单相晶闸管投切电容器实现无功补偿的方法和原理。
首先，我们来了解一下单相晶闸管的工作原理。
晶闸管是一种控制型的半导体器件，其具有单向导电性和双向控制性。
晶闸管有三个电极：阳极（Anode）、阴极（Cathode）和控制极（Gate）。
当阳极电压大于一定的阀值电压时，控制极的电压加大，通过二极管型场效应晶体管的放大，从而控制晶闸管导通或截止。
其次，电容器在电力系统中有很多作用，其中之一就是进行无功补偿。
电容器可以存储和释放电能，具有快速响应的特性。
当电力系统中存在感性负载时，容易产生感性无功功率，导致功率因数降低。
而电容器具有负载电流超前于负载电压的特点，可以提供感性无功功率，从而达到补偿功率因数的效果。
然后，我们来了解一下无功补偿的意义。
功率因数是电力系统中衡量有功功率和视在功率之间关系的参数。
当功率因数低于1时，电网中会产生大量的感性无功功率，不仅浪费了电力资源，还会降低电力系统的稳定性和供电质量。
因此，进行无功补偿可以提高功率因数，减少电网中的无功功率，提高电力系统的效率和稳定性。
接下来，我们来详细说明利用单相晶闸管投切电容器实现无功补偿的方法和原理。
当电网中存在感性负载时，我们可以通过投切电容器的方式进行无功补偿。
具体步骤如下：1.测量电网的功率因数。
使用功率因数测量仪测量电网的功率因数，得到实际的功率因数值。
2.计算所需补偿容量。
根据实际功率因数和目标功率因数之间的差值，计算出所需的补偿容量。
3.选择合适的电容器。
根据所需补偿容量和电压等级，选择合适的电容器进行无功补偿。
4.控制晶闸管的导通和截止。
通过改变晶闸管的工作方式，实现电容器的导通和截止，从而实现无功补偿。
5.监测补偿效果。
晶闸管投、切并联电容器TSC的综述
3.2 3串联电抗器抑制谐波放大的原理
为了抑制谐波电流放大，通常在每相电容器电 路中串联一个适当大小的空心电抗器。这样，就 会使整个补偿电容器支路对谐波源基波仍呈电容 性质，保持其无功功率补偿作用不变，不影响系 统(或负载)正常工作。而对高次谐波补偿支路则 呈感性，避免了与系统(或负载)的电流谐振，消 除或减小了由补偿电容所引起的谐波电流放大现 象。
衷心感谢陈老师和师兄师姐的无私帮助！
2.2.1 电压、电流有效值的测量
根据电压、电流有效值的定义式：
因此得到由一周期内的采样值计算电压、电流有效值 的公式为：
式中N为每周期T的采样点数，且N=I+T／AT，AT为 采样时间间隔，电压单位为伏(V)，电流单位为安(A)。
2.2.2 无功功率的控制
无功功率作为控制物理量控制电容器的投切， 是近年才出现的一种控制方式，它是根据所测得 的电压、电流、功率因数等参数，计算出应该投 入的电容容量，在电容器组合方式中选出一种最 接近但又不会过补偿的组合方式，电容器投切一 次到位。如果计算值小于最小一组电容器的容量 (下限值)，则应保持补偿状态不变。只有当所需 容量大于或等于下限值时，才执行相应的投切。
2.1 主电路和装置框架
TSC无功补偿装置主电路通常由若干组电容器 组成，电容器组的常用的主接线方案如下图(以晶 闸管反并联方式的晶闸管阀为例)
图中的(a)—(c)方案为三角型接线，(d)和(e)方案 为星型接线。在复合开关的基础上，根据方案（b） 设计的无功补偿装置主接线图如下图
该装置主要特点是利用两对晶闸管阀可以实现 三组电容器组的投切，下面以C1电容器组投切为 例进行说明。当进行C1电容器组投切时首先合上 开关K4、K5，然后在适当的时机触发两对晶闸管 阀，接着合上开关K1，再使两晶闸管阀依次关断， 最后断开开关K4、K5，这样就完成了一次电容组 的投切。(这里的开关指的是交流接触器)
电能质量控制技术之晶闸管投切电容器TSC资料
设电容器、电抗器和主系统的基波电抗分别为 X C ， X L，和 X S，再设 S X S / XC ， k X L / X C ，S和k分别是以X C 为基值的系统电抗率和电抗器电抗 率。电容器和主系统的谐波电流和谐波电压为：
IC h
. . hX S I h hX S (h 2 k 1) X C / h
控制器原理
控制器的设计应考虑检测量的检测方法简单、快速，以满足跟踪补 偿的要求；同时还应考虑晶闸管的可靠触发、抗干扰和装置闭锁等问题， 以提高装置的可靠性。
1 硬件电路图
电容器组的投切控制是由工业PC机、I/O模块（包括数据采集模块A/D 板、光电隔离数字量输入模块IDI板、光电隔离数字量输出模块IDO板、串 行通信模块)、取样电路和晶闸管触发电路组成的工业控制系统。由于控 制器采用了工业PC机,软硬件丰富，通信功能强，电磁兼容性好，提高了 无功补偿装置的可靠性，缩短了研制的周期，并可实现与其他自动控制系 统联网，使无功补偿系统化控制。 电压、电流取样电路与I/O模块的联接见图10。触发电路与主电路及 I/O模块的联接见图11。
co s 0, uC 0
2
Um 1 2 LC
（3）
uc
在晶闸管开通之前，电容器已通过二极管充电到电源电压的正峰值， 满足预充电条件，所以，只要电容器在电源电压正峰值时投入(即控制在 电压90度角时刻合闸)，可使冲击电流最小。
只要电容器在电源电压正峰值时投入（即控制在电压90度角时刻合 闸），并在晶闸管电流（即电容器电流）为零时切断。无论电容器的投 或切，其电流都为零，不会产生电流冲击，波形图见图4。
复杂电力系统无功功率、谐波、负 序综合治理系统
电能质量综合控制系统原理框图
电动汽车充电站无功补偿探究
电动汽车充电站无功补偿探究摘要：电动汽车不但是世界汽车产业转型升级的一个重要方向，同时也是解决环境污染问题及不可再生能源消耗的一个重要途径。
目前电动汽车的研究进行得如火如荼，不管是国内还是国外都在致力于其中。
无功补偿在电网中起到提高电网功率因数的作用，同时可在电能的变压和传输过程中降低电力损耗功率并提高电网质量，因此无功补偿装置在供配电系统中不可或缺。
本文中，主要针对电动汽车充电桩无功补偿研究展开分析概述。
关键词：电动汽车；充电站；无功补偿；引言在能源大革命的背景下，发展新能源汽车已成为我国重点发展的战略之一，其中因电动汽车可达到“以电代油”的目的，在减少温室气体排放和实现能源资源优化配置等方面具有巨大优势，对推进能源消费革命具有重要意义，使其得到世界各国广泛关注。
电动汽车充电站类似于机动车加油站。
随着电动汽车的普及，必将使得电动汽车充电站大力发展。
因此，针对电动汽车充电站无功补偿展开研究，对开展电动汽车与电网的良好互动，提高电网安全稳定经济运行将起到正面积极的作用。
1电动汽车在我国发展现状根据中国汽车工业协会的数据，在2018年中国新能源汽车产销超70万辆，同比增长超70%，在2020年新冠疫情的冲击下，燃料汽车的总销量严重下降，而电动汽车的销售额却在逐月增加，在我国电动汽车的种类主要分三种：纯电动汽车（BEV)、混合动力汽车（HEV)、燃料电池汽车（FCEV)。
伴随着国家能源战略和可持续发展战略落实以及各项法律法规的实施，作为新世纪宠儿的电动汽车日益受到人们的关注，电动汽车比传统内燃机交通工具主要有以下优点：（1）污染小，无噪音。
不像内燃机汽车工作时产生的废气，电动汽车不产生尾气污染，对保护环境和提高空气质量是十分有益的，可以说电动汽车几乎是“零污染”。
（2）能效高，多样性强。
停止的电动汽车不消耗电能，甚至在制动过程中，有些电动车还可将减速中的电动机转化为发电机，实现制动减速时能量的再利用。
FC、TSC、SVG对比研究(主要无功补偿方式研究)
几种无功补偿方案的对比分析荣信电力电子股份有限公司二、补偿方案选择1. 固定并联电容补偿①固定无功补偿方案是补偿无功功率的常规方法。
装置具有结构简单、经济方便等优点，其补偿无功的容量是设计根据计算的平均负荷大小而确定的，是一个不可调的固定量，通常由电抗器和电容器串联组成，其功能主要是补偿负荷产生的感性无功，并对三次谐波有一定的抑制作用。
一般采用机械开关控制电容器的投切，投切时的冲击电流和操作过电压大，易发生谐振，因此不能频繁投切。
由于固定补偿装置的补偿容量不能随负荷而变化，“欠补”和“过补”交替发生，计费方式又为“反转正计”，使得变电所平均功率因数达不到0.9的要求，造成力率罚款，并使供电设备的能力不能充分发挥。
目前我国普遍采用的方案是在变电所设置固定电容并联补偿。
该方案主要问题是在无负荷和轻负荷的区段，过补偿十分突出，投入固定并联补偿电容后，功率因数比不投时还低，无法达到经济功率因数的要求，变电所因功率因数大幅下降，而遭受巨额罚款，固定电容器补偿还会导致空载时电压抬升，反而恶化电压质量。
②从以上分析结论可知，变电所采用固定补偿方案解决不了功率因数问题，不能随负荷的无功波动随机的调节补偿的容性无功，所以不具备抑制谐波和电压波动。
要解决功率因数问题，抑制谐波和电压波动，必须放弃固定补偿方案，寻求新的补偿方案。
2 自动投切并联电容器组并联电容器组是最早就出现的静止型无功补偿方式，因其结构简单等特点而得到了广泛的应用，一般的并联电容器组都是应用在负荷较为平稳的场合，由手工进行投切，每天的投切次数不超过10次。
自动投切并联电容器组则根据系统所需无功自动进行投切操作，其投切次数可达每天数十次，甚至数百次。
其工作特点如下：响应速度刚切除后的电容器组，需待放电完全后才能再次投入，至少需要数十秒以上。
损耗只有并补电容器和串联电抗器产生损耗，因此损耗非常小。
约在0.1%左右。
谐波电流不产生也不滤除谐波电流。
三相不平衡并联补偿电容器组是三相完全平衡的，因此不能改善不平衡度。
TSC高压动态无功功率补偿装置
TSC高压动态无功功率补偿装置TK牌高压TSC是一种动态跟踪的新型电容补偿装置,产品采用全数字智能控制系统,国外进口的高电压、大功率晶闸管串连组成高压交流无触点开关,实现电容器组的快速投切，响应时间小于20ms。
产品借鉴国外先进技术，解决了传统补偿装置控制开关易受冲击、使用寿命短、相应速度慢等缺点，设备运行安全可靠，效果好，各项性能指标达到国内先进水平。
高压TSC动态无功功率补偿装置广泛应用于高压交直流输变电系统和冶金、煤炭、港口门机、电气化铁路、重型机械制造等工业、交通冲击性负荷配电网中。
其主要作用就是对冲击性负荷、时变负荷能够实时监测、动态补偿，实现功率因数补偿至0.9以上，稳定系统电压，减少供电系统的网络损耗，提高电能质量等显著特点，可以给用户带来巨大的经济效益和社会效益。
高压TSC的应用领域随着现代电力电子设备和非线性负荷的大量应用,使电网供电质量受到严重影响,尤其是各种电力电子开关器件的大量应用和负载的频繁波动是最主要的干扰源,对电网的稳定造成一系列不良影响:★功率因数低，增加电网损耗，加大生产成本，降低生产效率；★产生的无功冲击引起电网电压降低，电压波动及闪变，严重时导致传动装置及保护装置无法正常工作甚至停产；★导致电网三相不平衡，产生负序电流使电机转子发生振动。
★电容器组谐振及谐波电流放大，使电容过负荷或过电压，甚至烧毁；★增加变压器损耗，引起变压器发热；★导致电力设备发热，电机力矩不稳甚至损坏；★加速电力设备绝缘老化，易击穿；针对以上电网污染，应用我公司生产的高压TSC动态无功功率补偿装置实现了电容投切无过渡、无涌流抑制高次谐波，稳定系统电压。
高压TSC装置应用领域如下：1、远距离电力输送电力系统目前正在趋向于大功率电网,长距离输电,高能量消耗,迫使输配电系统不得不更加有效。
高压TSC可以明显提高电力系统输配电性能,即在不同的电网条件下,为保持一个平衡的电压时,可以在电网的一处和多处适当的位置安装高压TSC,以达到以下的目的：★稳定系统电压★减少传输损耗★增加电网输电能力，使现有电网发挥最大效率★提高瞬变稳态极限2、轧机轧机的无功冲击负荷会对电网造成以下影响：★使功率因数下降★引起电压波动及电压降，严重时使电气设备不能正常工作，降低生产效率★负载的传动装置中会产生有害高次谐波，主要以5、7、11、13次为代表的奇次谐波及旁频,会使电网电压严重畸变高压TSC阀组和高压FC滤波器或抑制谐波型电容装置两者相互结合，可以减少钢厂轧机等负荷对供电系统的电压波动，滤除或抑制轧机产生的谐波，提高系统的功率因数。
晶闸管投切电容器动态无功补偿技术
浅析晶闸管投切电容器动态无功补偿技术摘要：该文对晶闸管投切电容器技术进行了探讨。
提出了该系统的分类，重点对tsc系统的主电路和检测及控制系统进行了介绍，并对该技术的不足进行了探讨，指出了目前的研究动向。
关键词：晶闸管投切电容器控制系统检测系统中图分类号：tm761 文献标识码：a 文章编号：1674-098x（2012）12（c）-00-02随着电力系统的发展和技术进步，电能质量问题日益得到重视，许多新技术设备应运而生。
目前，为了减少损耗以及调整电压，提高系统的功率因数，在各级变电站里广泛使用了新型电容器组进行系统的无功补偿，这些电容器组的正常运行对降低线损和提高电能质量起着重要作用。
晶闸管投切电容器就是其中的一种，于近年来得到了较大发展。
晶闸管投切电容器具有无功功率补偿性能的优良动态，适合经常有波动性负荷和冲击性负荷的电网。
与机械投切电容器相比，晶闸管作为电容器的投切开关克服了采用机械开关触头易受电弧作用而损坏的缺点，可频繁投切，且投切时刻可精确控制。
晶闸管投切电容器的上述优良的动态性能，促使其近年发展迅猛，该文对该技术的现状及最新发展动向进行了介绍。
1 晶闸管投切电容器的分类晶闸管投切电容器（thyristor switched capacitor，简称tsc）是利用晶闸管作为无触点开关的无功补偿装置，它根据晶闸管具有精确的过程，迅速并平稳的切割电容器，与机械投切电容器相比，晶闸管具有操作寿命长，开、关无触点，抗机械应力能力强和动态开关特性优越等优点。
晶闸管的投切时刻可以精确控制，能迅速的将电容器接入电网，有力的减少了投切时的冲击电流的优点。
tsc 可按电压等级或按应用范围划分。
按电压等级划分为：低压补偿方式和高压补偿方式。
低压补偿方式适用于1 kv及以下电压的补偿，高压补偿方式（即补偿系统直接接入电网进行高压补偿）则对6～35 kv电压进行补偿。
tsc按应用范围划分为：负荷补偿方式和集中补偿方式。
基于DSP的TSC无功补偿装置研究
，
（ ．ｉ ｇｕＸ ｚｏ ｏ ｅ ｕ ｐｙＣ ｍｐｎ ， ｕｈｕＪ ｎ ｓ ２ ８Ｃ ｉａ １Ｊ ｎ ｓ ｕｈ ｕＰ ｗ ｒＳ ｐ ｌ ｏ ａｙ Ｘ ｚｏ ｉ ｇｕ２ ０ ｈｎ ； ａ ａ １ ０
中 图分 类 号 ：Ｔ ９ ５ Ｍ ３
文 献标 识 码 ：Ａ
文 章编 号 ：１０ ６３ （０ ２ ０ — ０ ２— ５ ００— １３ ２ １ ） ４ ０２ ０
Ｔ ｅＳｕ ｙｏ ｈ ｒ ｔｒＳ ｉ ｈ ｄＣ ｐ ｃ ｏ Ｔ Ｃ）Ｂ ｓｄｏ Ｓ ｈ ｔｄ ｆ ｙｉ ｏ ｗ ｔ ｅ ａ ａｉ ｒ（ Ｓ Ｔ ｓ ｃ ｔ ａｅ ｎＤ Ｐ
软件 ，对 Ｔ Ｃ装置的建模 并且对 电网在进行功补偿前后的 电压 、电流和无功 的变化情况进行 了仿 真。仿真 结果表 Ｓ
明 ，该 装 置 系统 控 制 策略 的正 确性 并能 明显 改善 电 网 电能质 量 。
关键词 ：晶闸管投切 电容器；无功补偿 ；Ｄ Ｐ Ｓ ；Ｍａ ａ ｔｂ ｌ
Ｄ ｉ ０ ９９ ｊ ｉ ｎ ００— １３ ０ ２ ４ ０ ｏ：１ ．３６／． ｓ ．１０ ６３ ．２ １ ．０ ．０ ５ ｓ
Ｋ ｙ ｏｄ ： ｙｉ ｏ ｉ ｈ ｄｃｐｃ ｏ Ｔ Ｃ ， ｅｃ ｖ ｏ ｅ ｏ ｐｎａ ｏ ， Ｓ ， ｔ ｂ ｅ ｗ ｒｓ ｔ ｒ ｔ ｓ ｔ ｅ ａ ａｉ ｒ（ Ｓ ） ｒａｔ ｅｐｗ ｒ ｍ ｅｓｔ ｎ Ｄ Ｐ Ｍａ ａ ｈ ｓｒｗ ｃ ｔ ｉ ｃ ｉ ｌ
ｕｅ ， Ｖ ｅｉ ｒ ｈ ｒ ｔ ｗｔ ｅ ａ ａｉ ｒ（ Ｓ ｓｄ ａＳ Ｃ ｄｖｃ ｆ ｙｉｏ ｓ ｉ ｈ ｄｃｐｃ ｏ Ｔ Ｃ）ｉ ｄ ｓ ｎｄ ｂｓｄ ｏ Ｓ ．Ｔ ｅＭ ｔ ｂ Ｓ Ｓｓ ｕａ ｏ ｅｏ ｔ ｓ ｒ ｃ ｔ ｓ ｅｉ ｅ ａｅ ｎＤ Ｐ ｈ ａｌ ／ Ｐ ｉ ｌｔ ｎ ｇ ａ ｍ ｉ
晶闸管投切电容器(TSC)
优点
缺点
1.控制简单 2.在负荷周期性较强的场
合比较适用
1.不能提供连续无功功率 2.不具备滤波能力 3.不具备治理闪变及抑制
电压波动的能力 4.存在使系统谐振的风险 5.在有软启动设备的现场
使用受限
晶闸管投切电容器(TSC)原理
并补电容器(单相)
晶闸管投切电容器(单相)
TSC补偿原理和并联电容器补偿的原理是一样 的，只是把电容器分成多组，根据负荷的实际大 小确定投入补偿电容器组的数量
晶闸管投切电容器(TSC)补偿效果图Βιβλιοθήκη 补 偿 容 量电容器投入组数
TSC的补偿曲线图
晶闸管投切电容器(TSC)优缺点
电并网电力系统无功补偿动态性能研究论文
电并网电力系统无功补偿动态性能研究摘要：随着社会的发展与进步，重视电并网电力系统无功补偿动态性能研究对于现实生活中具有重要的意义。
本文主要介绍电并网电力系统无功补偿动态性能研究的有关内容。
关键词电力系统；无功补偿；动态；性能；建模；中图分类号：f407.61 文献标识码：a 文章编号：引言风力发电是 21 世纪重要的绿色能源，也是化石能源的重要替代能源之一。
随着我国政府对开发利用可再生能源的高度重视及《可再生能源法》的颁布实施，风力发电作为技术最成熟、最具规模化开发和商业化发展的新能源发电方式之一，其发展速度居于各种可再生能源之首，我国风资源丰富地区的风电场建设也得到了快速发展。
但是，我国大部分风电开发地区的电网结构相对薄弱，建设或规划中的风电场大都位于电网薄弱地区或者末端，大规模风电的接入对电网的电压、稳定性、电能质量及运行调度带来巨大的影响，其中最突出的问题就是风电场的并网引起系统无功的变化，进而影响系统电压，甚至可能导致电压崩溃。
因此，为了改善系统和风电场的电压水平，我们必须对风电场进行无功补偿。
一、用于风电场的无功补偿设备及其建模下面，对目前风电场应用中几种常见的无功补偿装置作简要的说明:1.1 静止无功补偿器( svc)svc 将电力电子元件引入传统的静止无功补偿装置．从而实现了快速、连续平滑地调节无功补偿，并能维持电压恒定。
svc 是以晶闸管控制电抗器( tcr) 、晶闸管投切电容器( tsc) 以及二者的混合装置等主要形式组成。
1.1.1 磁控电抗器( mcr)mcr 装置是基于偏磁可调原理，通过调节附加线圈上的晶闸管导通角来控制附加直流励磁电流，随着励磁电流的改变而改变铁心的饱和程度，进而改变了铁心磁导率，以实现电感值的连续可调。
mcr 装置采用附加线圈上的直流励磁电流实现了感性无功功率快速、平滑的调节，既可以实现对系统的谐波治理，同时还可以动态调节系统所需的无功功率，其工作原理图如图 1 所示。
TSC动态无功补偿装置的仿真研究
容 器需 要 经 过变 压 器接 入 电 网 ， 文基 于 Ｓｍｕｉｋ 本 ｉ ｌ ／ ｎ
ＭＡ Ｌ Ｂ对 １ Ｖ高压无功补偿装置进行 了仿 真 。 ＴＡ ０ｋ 图 ４为 １ Ｖ 高 压 三 相 无 功 补 偿 装 置 系 统 仿 ０ｋ
（ ． ｈ ｎ ｓ ａ ｏ ｒＳ ｐ ｌ ｒａ ｆ ａ ｇ ｏ ｇＰ ｗｅ ｉ ｏｐ ｒｔ ｎ ２ Ｚ ｏ ｇｈ ｎ Ｐ ｗｅ ｕ ｐｙＢｕｅ ｕ ｏ ｎ ｄ ｎ ｏ ｒＧｒｄ Ｃ ｒ ｏａｉ Ｇｕ ｏ
Ｚ ｏ ｇｈ ｎＧ ａ ｇ ｏ ｇ ２ ４ ０ ｈ ｎ ｓａ ｕ ｎ ｄ ｎ ５ ８ ０ ）
ｉ／ Ｏ（ｔ￣－ｍｏ￣ ｏｍｔ ＝ｍ Ｓ ＋ ）Ｉ ｓ ｃｓ ｏ Ｃ ￣ Ｃ ｐ ＋
［ ， １“ｏ ｉ纠ｓ ｔ ｔ ２ｃ一 ）ｃ Ｊ ＋ ｎ ｉｏ ｎｏ
式 中 ： ＝ ／／ Ｃ 为 电路 的振荡 频率 ； 。１、
， 为 电路稳 定后 的电流 峰值 。 Ｉ ｌ １ 为 了使 电 流无 需 暂态 过 程直 接 进 入 稳态 。 须 必
第 １Ｅ Ｕ Ｐ Ｙ Ｔ ＨＮＯＬ Ｒ Ｓ Ｐ Ｌ ＥＣ ＯＧＩ Ｓ ＡＮＤ ＡＰ Ｌ Ｃ Ｉ Ｅ Ｐ Ｉ ＡＴ ＯＮＳ
Ｖｏ ＿５ ｏ ３ ｌ Ｎ ． １
Ｍ ａ ．２ ２ ｒ Ｏ１
２ １年 ３ ０２ 月
然 而 ， 投切 瞬 时晶 闸管 两端 电压为 ０这一 条 件却 在 相 对 比较 容 易 实 现 。 当 晶 闸 管 两 端 电 压 为 ０时 ．
ＸＵ ｎ －ｆ ｎ ， Ｐｉ ｇ ａ ＣＨＥＮ ｈ ｎ － ｅ ＸＩ Ｚ ｏ ｇ ｒ ｎ ， ＡＯ ｎ Ｘｉ ｇ
（． ｈ ｎｓ ａ ｏ ｔ ｈ ｉ ，ｈ ｎ ｓａ ｕ ｎ ｄ ｎ ５ ８ ０ ） １ Ｚ ｏ ｇｈ ｎＰ ｌ ｅ ｎｃ Ｚ ｏ ｇｈｎＧ ａ ｇ ｏ ｇ ２ ４ ４ ｙｃ
基于STM32的TSC型无功补偿控制系统的研究
基于STM32的TSC型无功补偿控制系统的研究杨盼盼;祝龙记;操孟杰【期刊名称】《广西师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(033)001【摘要】针对在电力系统网络中,大量电机负荷及大功率设备的投入,出现的功率因数较低、电压波动较大等问题,本文在详细分析无功补偿的相关理论和算法的基础上,研究一种基于STM32的晶闸管投切电容器(TSC)无功补偿控制系统,包括补偿方案、控制算法以及控制器的硬件设计和软件设计等.该系统主控芯片采用STM32芯片,执行模块采用CF6G-3型可控硅触发控制器,信号的采集采用功率测量芯片CS5463,并在控制策略上对常规的九区图做了改进,避免设备的误动作与投切振荡现象的发生,对无功功率进行实时动态补偿.实验结果表明,所设计的无功补偿控制器能够控制电容器准确快捷投切,测量数据精确,补偿效果明显,有效地改善了电网电压供电水平,提高了功率因数,并实现系统在无人值守下的安全高效运行.【总页数】6页(P32-37)【作者】杨盼盼;祝龙记;操孟杰【作者单位】安徽理工大学电气与信息工程学院,安徽淮南232001;安徽理工大学电气与信息工程学院,安徽淮南232001;淮矿电力燃料有限责任公司,安徽淮南232001【正文语种】中文【中图分类】TM761【相关文献】1.基于MATLAB的TCR-TSC型无功补偿装置(SVC)仿真研究 [J], 孙楷淇2.基于DSP的TSC无功补偿装置研究 [J], 孙田;李文斐;严双喜;嵇伟3.基于TCR_TSC的电弧炉无功补偿仿真研究 [J], 唐微;赵辉;岳有军4.基于TSC与MERS混合无功补偿系统研究 [J], 王灿霞;成佳5.基于非线性动力学建模的PTSC滤波与无功补偿系统研究 [J], 骆厚继因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
TSC类产品介绍
三、 雄厚的技术实力
丰硕的科研成果
一、10KV系统无功自动补偿装（TSC）
Ø
2005年7月 通过孙才新院士主持的鉴定。
Ø
评价： 技术水平国内领先，国际先进。
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三、 雄厚的技术实力
丰硕的科研成果
二、基于光电触发技术的高压直挂式 动态无功补偿装置（TCR+FC） Ø 2006年11月 通过钱清泉院士主持的鉴定。 Ø 评价： 整体技术达到国际先进水平。
Ø 运行安全可靠。
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二、 先进成熟的TSC
TSC阀柜
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二、 先进成熟的TSC
TSC阀柜
主要参数：
u u u u u 额定电压：6kV、10kV 额定容量：3000kvar 散热方式：强迫风冷 触发方式：光电触发 取能方式：高压取能
三、 雄厚的技术实力
高压试验能力
本公司的高压试验室，具备35kV及以下的全部试验功能， 并配备TCR+TSC 型无功补偿装置。
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三、 雄厚的技术实力
国内最完善的产品检验
晶闸管阀柜检验
控制柜电磁兼容检验
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序号 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43
晶闸管投切电容器(TSC)的应用
晶闸管投切电容器（ＴＳＣ）的应用【摘要】：传统的无功补偿设备有并联电容器、调相机和同步发电机等，调相机和同步发电机等补偿设备又属于旋转设备，其损耗、噪声都很大，这些设备不适应电力系统发展的需要。
合理的无功功率补偿对于对输配电系统非常重要。
与机械投切电容器相比，晶闸管的开、关无触点，其操作寿命几乎是无限的，减少了投切时的冲击电流和操作困难，其动态响应时间短。
TSC能快速跟踪冲击负荷的突变，随时保持最佳馈电功率因数，实现动态无功补偿，减少电压波动，提高电能质量，节约电能。
【关键词】：无功补偿；TSC；零电压投切；中图分类号:TM714 文献标识码:B 文章编号：1002-6908(2008)0510027-02电力系统运行的经济性和电能质量与无功功率有重大的关系。
无功功率是电力系统一种不可缺少的功率。
大量的感性负荷和电网中的无功功率损耗，要求系统提供足够的无功功率，否则电网电压将下降，电能质量得不到保证。
同时，无功功率的不合理分配，也将造成线损增加，降低电力系统运行的经济性。
电力负荷是随时变化的，所需要的无功功率也是随时变化的，为了维持无功平衡，要求无功补偿设备实行动态补偿，即要根据无功负荷的变化及时投切电容器。
以往的动态无功补偿设备以机械开关（接触器）作为电容器的投切开关，机械开关不仅动作速度慢，而且会产生诸如涌流冲击、过电压、电弧重燃等现象，开关本身和电容器都容易损坏。
随着电力电子技术和微机控制技术的迅速发展和广泛应用，出现了智能型的动态无功补偿装置。
这种以电力电子器件作为无功器件（电容器、电抗器）的控制或开关器件的动态无功补偿装置被称为静止无功补偿装置。
TSC是动态无功补偿技术的发展方向，它正成为传统无功补偿装置的更新换代产品。
正因为如此，本课题选择这一技术领域进行研究。
一、静止无功补偿技术的现状及发展20世纪70年代以来，以晶闸管控制的电抗器（TCR）、晶闸管投切的电容器（TSC）以及二者的混合装置（TCR TSC）等主要形式组成的静止无功补偿器（SVC）得到快速发展。
低压TSC可控硅动态无功补偿装置(EPFT-TSC)
低压TSC可控硅动态无功补偿装置（EPFT-TSC）产品简介晶闸管投切电容器方式的无功功率自动补偿装置(TSC)是目前国内普遍采用的低压无功功率自动补偿装置。
我公司（北京艾普飞特科技有限责任公司）生产的EPFT-TSC系列可控硅无功补偿装置是一种动态跟踪补偿的新型电子式无触点可控硅电容投切装置，利用大功率晶闸管组成低压双向可控硅交流无触点开关，可实现对多级电容器组的快速过零投切。
在TSC装置电容器支路中串联适当的电感，可有效防止谐波放大、吸收部分谐波电流，起到谐波抑制的作用。
同时该系列装置可以采用三相独立的控制技术有效解决了三相不平衡冲击负荷补偿的技术难题，装置响应时间小于20ms，实现功率因数补偿至0.9以上的目的。
EPFT-TSC系列可控硅无功补偿装置是无功补偿领域中的升级换代产品。
主要适用于工矿企业、石油、汽车、造船、发电厂、变电站、钢铁、冶金、化工、建筑、通信医院机场等负荷频繁变化的场所。
技术特点：◆采用双向反并联晶闸管，实现电压、电流过零投切，无冲击，无涌流和过电压，不引入暂态谐波；◆可以三相平衡循环、组合投切，又可分相循环、组合投切；◆采用DSP数字化控制器；◆在线参数设置；◆在线综合测量，实现检测负荷V、I、P、Q、cosΦ及投切级数；◆开关频率高，寿命长，响应迅速，响应时间≤20ms；◆断电自动恢复；◆过压/欠压保护、快速熔断器过流保护以及晶闸管过热保护。
技术参数：额定电压：0.4KV额定频率：50HZ动作相应时间：≤20ms晶闸管耐压：1800V电容选配：三相电容10KV AR~30 KV AR；单相电容3KV AR~10 KV AR。
其他规格需特殊订货装置尺寸：700mm(宽)×550mm(深)×190mm(高)柜体尺寸：800mm(宽)×800mm(深)×2200mm(高)。
不限柜型，可以与国内外各种柜型配套。
工作环境条件：环境温度：-25℃～+40℃相对湿度：＜90%（+25℃），无凝露最大日温差：20℃安装地点：户内安装海拔高度：＜1000米型号说明：EPFT — TSC—/ —级数代号额定容量系统电压柜体结构（P 屏，X 箱） 晶闸管投切电容器 企业代号注：如果负载中的谐波以5次及以上谐波为主，串联电抗器的串抗率选7%如果负载中的谐波以3次及以上谐波为主，串联电抗器的串抗率选14%也可根据用户需要，串抗率特殊订做。
TSCTCR综合性无功补偿器
摘要本文阐述为TSC+TCR综合性无功补偿器，运用多路晶闸管投切电容器TSC 和一路晶闸管控制电抗器TCR的组合，提高系统功率因数至额定值（本方案为0.9）。
TSC投入系统可补偿系统无功，控制投入系统的TSC支路，多路TSC以阶跃方式补偿，因此导致无功补偿断续。
增加TCR电抗器补偿，控制晶闸管导通角度，抵消TSC可能导致的补偿过度，使补偿连续。
本方案为4路TSC与1路TCR的组合无功补偿器，目标功率因数0.9，当负载功率因数小于0.9，则启动系统进行补偿，当功率因数大于等于0.9，则维持原样不变。
本文从TSC何TCR基本电路开始说明，阐述系统总的运作流程和电路原理，然后分点阐述方案运行子模块，其中包括检测电路，触发电路和控制电路。
最后进行设计仿真，给出仿真波形，分析波形和系统误差等。
所有方案设计均用MATLAB软件实现，包括Simulink画电路图仿真，编程等。
关键字：TSC TCR 无功补偿功率因数晶闸管绪论通过长期的实践，人们已经普遍认识到，通过一定方式可增强线路的稳定输送功率，线路的电压波形也可通过并联合适的无功补偿器得到控制，无功补偿器的目的就是改变输电线路的自然电气特性，使之能够满足需求。
在轻载条件下，一般采用各种并联、固定或机械开关连接的电抗器来减小路过电压；而在重载条件下，同样也可以采用并联、固定或机械开关连接的电容器来维持电压幅值。
在早期的交流功率的传输中，机械开关已用于粗略的控制无功的产生和吸收。
对于无功功率的产生和吸收的连续暂态补偿系统，最初是由过励磁或欠励磁同步旋转电机来实现，后来则由饱和电抗器加上固定电容共同来实现。
自20世纪80年代开始，与电容器和电抗器串联的大功率线性换流晶闸管就已用于各种补偿电路之中，它可以产生可变的无功输出，从效果上看，它比机械开关更可控且方便，因此越来越受到人们的重视。
目录摘要 (I)绪论 (II)1、方案原理说明 (1)1.1晶闸管控制电抗器TCR (1)1.1.1基本组成 (1)1.1.2控制原理 (1)1.2晶闸管投切电容器TSC (2)1.2.1基本组成 (2)1.2.2控制原理 (2)1.3晶闸管投切电容器TSC与晶闸管控制电抗器TCR组成的无功发生器 (3)1.4总原理图 (4)1.4.1原理框图 (4)1.4.2原理电路图 (5)2、各子模块设计原理 (6)2.1脉冲发生电路 (6)2.1.1 TSC脉冲发生电路 (6)2.1.2 TCR脉冲发生电路 (6)2.2投切控制电路 (7)2.2.1 TSC控制电路 (7)2.2.2 TCR控制电路 (9)2.3功率因数λ求解电路 (9)3、仿真 (10)3.2λ<0.9，n路TSC补偿 (10)3.2 λ<0.9，n路TSC补偿+TCR补偿 (12)3.3 λ>=0.9系统补偿 (15)实验感想 (15)参考文献 (16)附录总原理图 (17)1、方案原理说明1.1晶闸管控制电抗器TCR1.1.1基本组成如图1-1所示，即为最基本的单相晶闸管控制电抗器的原理图。
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3.5数据记录
3.6结果分析
第4章基于NISTLAB的控制器系统仿真
4.1仿真软件介绍
4.2仿真模型的建立
4.3仿真结果及其分析
4.4本章小结
参考文献
致谢
基于晶闸管投切电容器（TSC）的无功补偿研究
电气工程及其自动化(专升本)专业
摘要：冲击性负荷大量接入电网，引起电网电压波动和闪变、三相供电不平衡以及电压电流波形畸变等，造成电网电能质量的严重恶化。针对电力系统中无功补偿装置发展的现状，本文研究设计了一种基于晶闸管的ＴＳＣ型无功补偿装置控制器。该装置以实时检测为依据，以低压网为最佳补偿对象。
在当今的电力系统中，感应式异步电动机和变压器作为传统的主要的负荷使电网产生感性无功电流；同时，随着现代电力电子技术的发展，大功率变流、变频等电力电子装置在电力系统中得以广泛的应用，这些装置大多数功率因数很低，导致电网中出现大量的无功电流。无功电流产生无功功率，给电网带来额外的负担且影响供电质量。因此，无功补偿就成为保持电网质量运行的一种主要手段之一。
1.1选题背景
随着电力电子技术及计算机控制技术的发展,各种新型的自动、快速无功补偿装置相继出现,晶闸管投切电容器(TSC)就是一种广泛应用于配电系统的动态无功补偿装置。
与机械投切电容器相比,晶闸管的开、关无触点,其操作寿命几乎是无限的,而且晶闸管的投切时刻可以精确控制,可以快速无冲击地将电容器接入电网,大大减少了投切时的冲击电流和操作困难,其动态响应时间约为0.01～0.02S。TSC能快速跟踪冲击负荷的突变,随时保持最佳馈电功率因数,实现动态无功补偿,减小电压波动,提高电能质量,节约电能。另外,TSC虽然不能连续调节无功功率,但具有运行时不产生谐波而且损耗较小的优点。若输出无功功率需要连续调节,或者要求能提供感性无功的情况下，TSC常与TCR配合使用。随着国民经济的迅速发展，对能源需求提出了越来越高的要求。同时，为适应国家可持续发展的战略要求，提高能源利用率，降低生产成本受到企业的高度重视。电力是我国主要的二次能源。随着电力电子技术的广泛应用，电力线路、电力变压器以及用户的用电设备，构成了电力系统中先天性存在的大量的无功负荷。系统运行中，大量的无功功率严重降低了系统的功率因数，增大了线路的电压损失和电能损耗，严重影响着能源、制造等相关行业的经济效益。
无功功率对供电系统和负荷的运行都是十分重要的。在电力系统中，大多数网络元件和负载都要消耗无功功率。网络元件和负载所需要的无功功率必须从网络中的某个地方获得。显然，这些所需要的无功功率如果要由发电机提供并经过长距离的输送是不合理的，通常也是不可能的。合理的方法应是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，即对无功功率进行补偿。
本文主要研究了无功补偿对电网性能的改善，无功补偿控制器的控制算法，以及控制器的软硬件设计。算法采用模糊控制，以电压无功及瞬时的电容器状态为输入，通过模糊推理得到电容器的最佳投切量和延时时间。控制器的核心芯片采用ＴＩ公司的ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２，它具有比其它单片机控制运算速度高，实时性好的特点。采用晶闸管与接触器相结合控制投切电容器，实现了电容器快速、无弧、无振荡。
第1章课题讨论
1.1选题背景
1.2研究现状
1.3无功补偿的合理配置原则和目前无功补偿的不足
1.3.1无功补偿的合理配置原则
1.3.2目前无功补偿的不足
1.4本文研究的主要内容以及工作：
1.5意义
第2章TSC型动态无功补偿器的原理
2.1无功功率补偿的概述
2.1.1无功功率补偿的原理
2.1.2低压无功功率补偿的分类
为了实现该装置具有的功能，本文在选择了芯片的基础上还设计了一些外围设备的硬件电路，它们包括采样、计算、显示、通讯电路等。还设计了控制系统的控制程序，给出了控制软件的结构框图。最后又对系统建模，并用ＭＡＴＬＡＢ对系统进行了仿真，由补偿前后的仿真波形图证明了此控制器的有效性。
关键词：TSC无功补偿
及控制新方法快速准确地检测系统的无功参数,是TSC进行快速动态补偿的前提条件。虽然目前提出了一些检测方法,但对于三相不平衡系统、存在谐波的系统的无功功率的定义及无功参数的测量还值得研究。随着计算机数字控制技术和智能.控制理论的发展,一些先进的控制方法引入TSC控制,提高其智能控制水平也是一项非常有意义的工作。
(1)提高TSC产品可靠性,降低其成本产品的可靠性是其赖以生存和发展的首要条件。TSC产品集强电(晶闸管、电容器等)与弱电(微处理器、存储器等)于一体,它们之间的电磁干扰非常严重。合理选择电子器件及设计控制器电路,合理选择检测物理量和控制算法,进一步提高产品的可靠性和抗干扰能力,减小投切的振荡,降低产品成本,提高产品的竞争力是今后的一个研究方向。主电路中采用晶闸管阀,过零检测电路采用光耦,存在逻辑触发电路比较复杂、可靠性低的问题。笔者用过零固态继电器作为TSC装置的开关元件来解决这一问题,得了满意的效果。
目前，世界各国都将无功补偿作为电网规划必不可少的一部分。然而，我国和世界上的发达国家（美国、日本）相比，无论从电网功率因数还是补偿深度来看，都有较大的差距。目前，美国、日本等发达国家补偿度达0.5以上，电网功率因数接近1.0，而我国补偿度仅为0.45。我国的电网，特别是广大农村电网，普遍存在功率因数低，电网损耗较大的情况。导致此现象的主要原因就是众多的感性负载用电设备设计落后，导致功率因数低，电压低。
2.2 TSC型无功补偿器的原理
2.2.1 SVC的定义及分类
2.2.2 TSC（晶闸管投切电容器）的基本原理
2.2.3投入时刻的选取
第3章系统设计
3.1主电路的设计
3.3.1电容器的接线方式
3.3.2电容器的分组方式
3.3.3电容器投切单元
3.2实现方案
3.3实验步骤
3.3.1接线
3.3.2调试步骤
目前，全国范围内的配电网改造正在全面展开，解决目前电网尤其是低压城网和农网有功功率损耗大、压降大的最切实可行的办法就是采用高性能的无功功率补偿装置，就地补偿负载的感性无功功率，减少无功功率在线路上的传输，降低配电设备上的有功功率损耗和电压降落，提高输配电能力。
1.2研究现状
由于晶闸管投切电容器具有优良的动态无功功率补偿性能,近年来该技术在低压配电网中得到了迅速的推广应用。该技术在以下几个方面的发展动向值得注意: