基于无功电流检测TCR不平衡系统的仿真研究

摘 要 本文提出一种新的TCR无功电流的检测方法，并对该理论进行建模仿真，确定了该方法在TCR 不平衡系统补偿的可行性。

【关键词】TCR 电流 不平衡 仿真

在实际工作中存在大量的不平衡负荷的现象，严重影响系统的稳定安全运行。TCR的控制方法是无功补偿系统中的核心组成部分，是研究无功补偿装置的关键技术点。

1 TCR无功电流检测方法

传统的系统电流检测方法都是以相电压是平衡对称为假设条件，然而实际应用中，电压中往往不仅仅包含负载基波正序分量，还包含负序和零序分量等，这将造成电网电压的畸变和谐波污染等原因，如果仍然采用之前的方法进行电流检测将会引起检测不准确，从而造成补偿精度的不足。因此，为了考虑实际电网电压的影响，检测过程中采用的是只用实际瞬时相电压的基波正序分量，这样就可以不受谐波污染、电压畸变等原因造成补偿电流检测不精准的约束，使补偿的电流更加精确。

如果已知实际的瞬时电网电压分别为ua、ub和uc，则它们所含零序分量都等于

。

如果去除掉电网电压中的零序分量可得：

去除掉零序分量之后，、和中只包含正序分量和负序分量。如果从、和中分离出基波正序分量，就可以解决实际中补偿精度不佳的问题。

2 TCR无功补偿系统仿真

TCR无功补偿系统应能检测系统的三相电压与电流值，及其频率等参数，从而计算需要补偿的无功值，进而控制触发电路，在特定的触发时刻触发晶闸管，使电抗器这算到并联负载电路中吸收无功功率，起到调节无功功率的作用。TCR无功补偿系统主要由以下几部分模块电路组成：

2.1 电源模块

三相可编程电压电源，可以控制输出瞬时有功功率和瞬时无功功率值，为负载提供相应的能量。

2.2 检测采样电路

为了更好的控制无功补偿的性能，控制晶闸管的投切时间调节并入系统中的电纳值，因此需要了解系统的实时工作状态，检测系统的三相电压和电流及其对检测信号进行处理，其检查的精度和速度将决定控制方法的优良。

2.3 控制电路

根据检测电路检测到的三相交流电压和交流电流等采样量值采用改进的无功补偿控制方法，首先去除三相交流电压中的零序分量，之后再分离得到基波正序电压，乘以变换矩阵得到uα、uβ，經计算得到对应的无功功率正序分量、无功功率负序分析和有功功率的正序分量。紧接着再计算出负载基波正序电流虚部、负载基波负序电流实部、负载基波负序电流虚部，从而计算需要投切的并联导纳值，也就是控制电路输出的触发信号，产生相应触发延迟角的晶闸管触发脉冲。

2.4 TCR电路

无功补偿系统的核心部分，三相的晶闸管控制电抗器，采用两个可控晶闸管反向并联在一起之后串联一个电抗器，三相TCR之间采用的是角型联接形式，便于降低系统的三次或者三倍频的高次谐波的影响；

2.5 FC电路

三相固定的电容补偿器，具有补偿无功功率及滤除高次谐波的作用，此部分即可发出无功功率，又可以降低谐波危害的能力；

2.6 负载电路

由三相感性负载组成。

3 结果分析

本文仿真模型中的参数设定为系统三相交流电的额定电压有效值为U=10kV，系统频率采用工频50Hz，三相不平衡负荷分别为zab=7.2+j9.6、zbc=1.5+j2.1、zca=36.2+j48.1，负荷电流不对称度，TCR的无功容量为1.5Mvar。

图1所示为采用改进电流检测方法补偿后的三相电流波形、三相电流不平衡度和三相相电压和电流相位波形图。从波形图中可以看出三相电流基本达到了平衡，A相电流、B相电流和C相电流偏差不大，三相的不平衡度减小到为0.22左右。三相相电压和对应的三相相电流相位几乎同相位，功率因数几乎达到了1，三相补偿的无功容量分别为0.25Mvar、1.32Mvar和0.27Mvar。

从补偿后三相电压电流波形可以看出，三相负载中的电流基本达到平衡，各相的电压和电流相位接近于重合，功率因数接近1。

4 结论

本章提出改进的无功补偿电流检测方法。通过软件仿真，分析了采用改进的无功补偿电流检测方法仿真结果，通过改进的电流检测方法可知三相电流基本达到平衡，不平衡度降低到允许的范围之内，功率因数接近1，电压和电流基本达到了同相位，瞬时功率波动较小。

参考文献

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作者简介

孟杰（1962-），男，大学专科学历。现供职于辽阳电力设备制造有限公司。主要研究方向为工业电气自动化。

作者单位

辽阳电力设备制造有限公司 辽宁省辽阳市 111000