基于TCPC技術(shù)的10kV高壓電力系統(tǒng)動態(tài)無功無級柔性補償技術(shù)研究.pdf

1、TCPC（Thyristor Controlled Parallel Compensator，簡稱 TCPC）技術(shù)，是一種基于電力電子器件控制的動態(tài)無功無級柔性并聯(lián)補償技術(shù)。它是綜合SVC技術(shù)、STATCOM技術(shù)、TCSC技術(shù)的優(yōu)點，而提出的一種較為先進的基本不產(chǎn)生電力諧波的10kV高壓電力系統(tǒng)動態(tài)無功無級柔性并聯(lián)補償新技術(shù)。
　　 本文首先介紹了基于TCPC技術(shù)的10kV高壓電力系統(tǒng)動態(tài)無功無級柔性補償技術(shù)的由來，介紹了其基本

2、的工作原理和二種基本的電路拓撲結(jié)構(gòu)形式。綜述了國內(nèi)外的研究概況。為提高TCPC技術(shù)模塊容量，本文在研究中選擇了基本電路拓樸結(jié)構(gòu)形式（二）作為重點研究對象。
　　 論文首次提出了一種可不加濾波電路的高壓電力系統(tǒng)動態(tài)無功無級柔性并聯(lián)補償新技術(shù)。首次研制出了在不加濾波電路情況下，可由一級基本不產(chǎn)生電流諧波的動態(tài)無功無級柔性補償TCPC技術(shù)模塊與高壓固定電容組成基本不產(chǎn)生諧波的80kVar10kV高壓電力系統(tǒng)動態(tài)無功無級柔性補償技術(shù)試驗

3、裝置。論文從TCPC技術(shù)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、數(shù)學模型、諧波分析、設計方法、控制策略、驅(qū)動控制系統(tǒng)、動態(tài)無功補償和電壓穩(wěn)定功能等方面進行了較為系統(tǒng)深入的研究，取得了多項創(chuàng)新成果。通過仿真和動模實驗重點研究了10kV TCPC技術(shù)動態(tài)無功補償和電壓穩(wěn)定功能。
　　 具體研究了TCPC技術(shù)主電路的最佳拓撲結(jié)構(gòu)。對其控制方法和諧波特性進行了實驗研究和理論分析。建立了相應數(shù)學模型。進行了系統(tǒng)的計算機數(shù)值仿真和實驗技術(shù)裝置的動模實驗研究。

4、介紹了電路參數(shù)對10kV TCPC技術(shù)主電路工作特性的影響。通過仿真和實驗研究，得到了使TCPC技術(shù)模塊的基頻容抗XC與晶閘管回路的基頻電抗XL的方根值之比λ≤3，即可保證TCPC聯(lián)模塊在工作中，僅出現(xiàn)一個容性控制區(qū)和一個感性控制區(qū)，保證TCPC僅有一個并聯(lián)諧振點的技術(shù)結(jié)論。得到了只要選擇XC>X1，即可保證TCPC模塊在運行過程中不會出現(xiàn)串聯(lián)諧振現(xiàn)象的技術(shù)結(jié)論。同時得到了在選取TCPC模塊中晶閘管回路L的技術(shù)參數(shù)值時，使λ值在1.4～

5、2.7范圍內(nèi)有利于TCPC控制的結(jié)論。
　　 研究了同步信號對10kV TCPC動態(tài)無功補償電路控制特性的影響，提出了相應控制策略和控制技術(shù)。進行了同步信號對TCPC區(qū)域切換的開閉環(huán)控制特性影響的仿真和動模實驗研究。提出了TCPC非線性PID控制技術(shù)、基于綜合同步信號的TCPC內(nèi)控模式非線性PID控制技術(shù)。對10kV TCPC動態(tài)無功補償技術(shù)試驗裝置進行了技術(shù)實現(xiàn)和聯(lián)機調(diào)試與并網(wǎng)動模實驗。
　　 通過對TCPC模塊容性補

6、償電流波形的傅立葉分析，得到了TCPC模塊輸出容性補償電流波形的主要諧波含量數(shù)據(jù)。研究分析表明，各諧波電流值遠低于國家電網(wǎng)諧波電流允許值標準，TCPC模塊在可控范圍內(nèi)所產(chǎn)生的諧波電流幾乎可以忽略不計。仿真和動模實驗結(jié)果表明，采用基于綜合同步信號的內(nèi)控模式非線性PID控制方法，可較好地實現(xiàn)TCPC模塊的穩(wěn)定運行和三相補償系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，其動態(tài)響應時間在2～3個周波左右，可以達到理想穩(wěn)定控制要求。
　　 通過并網(wǎng)動模實驗研究表明，在

7、試驗線電壓為420V時，TCPC無級柔性補償模塊正常工作電流范圍達到了8～27.5A，TCPC模塊自身動態(tài)電流可調(diào)范圍達到了63.6％。整個補償系統(tǒng)正常可對8A～110A的動態(tài)感性無功電流負荷進行動態(tài)無級柔性補償；可對8A～17.5A的動態(tài)容性無功電流負荷進行動態(tài)無級柔性補償；補償后功率因數(shù)可達到0.95～0.98；可實現(xiàn)三相不對稱無功補償和超前與滯后補償；三相動態(tài)無功補償容量達到了80kVar。實測波形表明，進入電網(wǎng)的動態(tài)無功補償電流