基于TCPC技術(shù)的10kV高壓電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)無(wú)功無(wú)級(jí)柔性補(bǔ)償技術(shù)研究.pdf

1、TCPC（Thyristor Controlled Parallel Compensator，簡(jiǎn)稱 TCPC）技術(shù)，是一種基于電力電子器件控制的動(dòng)態(tài)無(wú)功無(wú)級(jí)柔性并聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)。它是綜合SVC技術(shù)、STATCOM技術(shù)、TCSC技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，而提出的一種較為先進(jìn)的基本不產(chǎn)生電力諧波的10kV高壓電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)無(wú)功無(wú)級(jí)柔性并聯(lián)補(bǔ)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(dòng)態(tài)無(wú)功無(wú)級(jí)柔性補(bǔ)償技術(shù)的由來(lái)，介紹了其基本

2、的工作原理和二種基本的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式。綜述了國(guó)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(diǎn)研究對(duì)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(dòng)態(tài)無(wú)功無(wú)級(jí)柔性并聯(lián)補(bǔ)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(jí)基本不產(chǎn)生電流諧波的動(dòng)態(tài)無(wú)功無(wú)級(jí)柔性補(bǔ)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(dòng)態(tài)無(wú)功無(wú)級(jí)柔性補(bǔ)償技術(shù)試驗(yàn)

3、裝置。論文從TCPC技術(shù)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、數(shù)學(xué)模型、諧波分析、設(shè)計(jì)方法、控制策略、驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償和電壓穩(wěn)定功能等方面進(jìn)行了較為系統(tǒng)深入的研究，取得了多項(xiàng)創(chuàng)新成果。通過(guò)仿真和動(dòng)模實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)研究了10kV TCPC技術(shù)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)。對(duì)其控制方法和諧波特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和理論分析。建立了相應(yīng)數(shù)學(xué)模型。進(jìn)行了系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)技術(shù)裝置的動(dòng)模實(shí)驗(yàn)研究。

4、介紹了電路參數(shù)對(duì)10kV TCPC技術(shù)主電路工作特性的影響。通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)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(gè)容性控制區(qū)和一個(gè)感性控制區(qū)，保證TCPC僅有一個(gè)并聯(lián)諧振點(diǎn)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(yùn)行過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)串聯(lián)諧振現(xiàn)象的技術(shù)結(jié)論。同時(shí)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(shí)，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(hào)對(duì)10kV TCPC動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償電路控制特性的影響，提出了相應(yīng)控制策略和控制技術(shù)。進(jìn)行了同步信號(hào)對(duì)TCPC區(qū)域切換的開閉環(huán)控制特性影響的仿真和動(dòng)模實(shí)驗(yàn)研究。提出了TCPC非線性PID控制技術(shù)、基于綜合同步信號(hào)的TCPC內(nèi)控模式非線性PID控制技術(shù)。對(duì)10kV TCPC動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)試驗(yàn)裝置進(jìn)行了技術(shù)實(shí)現(xiàn)和聯(lián)機(jī)調(diào)試與并網(wǎng)動(dòng)模實(shí)驗(yàn)。
　　 通過(guò)對(duì)TCPC模塊容性補(bǔ)

6、償電流波形的傅立葉分析，得到了TCPC模塊輸出容性補(bǔ)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(yuǎn)低于國(guó)家電網(wǎng)諧波電流允許值標(biāo)準(zhǔn)，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(jì)。仿真和動(dòng)模實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用基于綜合同步信號(hào)的內(nèi)控模式非線性PID控制方法，可較好地實(shí)現(xiàn)TCPC模塊的穩(wěn)定運(yùn)行和三相補(bǔ)償系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，其動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間在2～3個(gè)周波左右，可以達(dá)到理想穩(wěn)定控制要求。
　　 通過(guò)并網(wǎng)動(dòng)模實(shí)驗(yàn)研究表明，在

7、試驗(yàn)線電壓為420V時(shí)，TCPC無(wú)級(jí)柔性補(bǔ)償模塊正常工作電流范圍達(dá)到了8～27.5A，TCPC模塊自身動(dòng)態(tài)電流可調(diào)范圍達(dá)到了63.6％。整個(gè)補(bǔ)償系統(tǒng)正?？蓪?duì)8A～110A的動(dòng)態(tài)感性無(wú)功電流負(fù)荷進(jìn)行動(dòng)態(tài)無(wú)級(jí)柔性補(bǔ)償；可對(duì)8A～17.5A的動(dòng)態(tài)容性無(wú)功電流負(fù)荷進(jìn)行動(dòng)態(tài)無(wú)級(jí)柔性補(bǔ)償；補(bǔ)償后功率因數(shù)可達(dá)到0.95～0.98；可實(shí)現(xiàn)三相不對(duì)稱無(wú)功補(bǔ)償和超前與滯后補(bǔ)償；三相動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償容量達(dá)到了80kVar。實(shí)測(cè)波形表明，進(jìn)入電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償電流