恩玖混合無功補(bǔ)償可以充分利用有源諧波濾波器AHF/靜態(tài)無功發(fā)生器SVG快速準(zhǔn)確補(bǔ)償和TSC成本低的優(yōu)點(diǎn)。本文介紹了 TCS 存在哪些問題，以及 AHF 如何解決這些問題。

介紹

隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，許多非線性負(fù)載導(dǎo)致電網(wǎng)中電能質(zhì)量問題越來越多，特別是在使用許多大功率逆變器、整流器和其他設(shè)備的工業(yè)場合。

非線性負(fù)載會(huì)產(chǎn)生大量的諧波，降低功率因數(shù)，使變壓器的利用率降低，增加電力成本。諧波會(huì)縮短精密設(shè)備的使用壽命。

電能質(zhì)量中的無源無功補(bǔ)償解決方案

由電容器、電抗器、晶閘管和控制器組成的晶閘管開關(guān)電容器（TSC）被廣泛使用。與傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償電容開關(guān)方式相比，雖然TSC系統(tǒng)大大提高了補(bǔ)償效果和系統(tǒng)穩(wěn)定性，但仍存在以下問題：

1.如果電網(wǎng)中存在較大的諧波電流，則TSC無法解決諧波產(chǎn)生的無功功率。
2、由晶閘管控制的電容器和電抗器組成的系統(tǒng)受系統(tǒng)諧波電壓的影響很大。雖然它可以補(bǔ)償電氣設(shè)備的感性無功功率，但它會(huì)產(chǎn)生許多諧波。

圖1顯示了TSC系統(tǒng)補(bǔ)償后的輸出三相電流。雖然增加電抗可以減少諧波，但增加電抗會(huì)削弱無功補(bǔ)償?shù)男Ч?。諧波的存在也會(huì)影響電容器的使用壽命。
3.基于成本考慮，目前市場上大多數(shù)TSC制造商都使用Delta電容器。在三相負(fù)載不平衡的情況下，或處于負(fù)載波動(dòng)階段，經(jīng)常發(fā)生過補(bǔ)償和補(bǔ)償不足的情況。

混合無功補(bǔ)償解決方案

由AHF/SVG和TSC組成的混合補(bǔ)償方案可以低成本解決TSC無功補(bǔ)償存在的問題。

圖2顯示了諧波補(bǔ)償關(guān)閉前后的電流波形比較，其中黃色是系統(tǒng)的總輸出電流波形，藍(lán)色是TSC輸出電流波形。

可以看出，如果不補(bǔ)償諧波，單純依靠無源設(shè)備進(jìn)行無功補(bǔ)償，會(huì)增加電網(wǎng)的諧波。

市場上控制混合補(bǔ)償系統(tǒng)主要有兩種方式：一種采用集中監(jiān)測(cè)和控制，另一種采用無功功率控制器單獨(dú)控制TSC。

無論是集中監(jiān)控還是無功功率控制器，輸出信號(hào)大多由繼電器控制驅(qū)動(dòng)。繼電器本身具有較大的延遲，并且延遲是離散的，導(dǎo)致其控制的晶閘管的導(dǎo)通和關(guān)閉時(shí)間不可預(yù)測(cè)。

在電網(wǎng)電壓過零時(shí)觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通的波形如圖3所示：

在電網(wǎng)電壓峰值處觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通的波形如圖4所示：

與圖3相比，如果控制晶閘管在電壓值最高時(shí)導(dǎo)通，圖4會(huì)在無功補(bǔ)償電容上產(chǎn)生較大的浪涌電流。較大的浪涌電流不僅會(huì)損壞電容器，還會(huì)對(duì)電網(wǎng)電壓產(chǎn)生影響。影響電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。

圖5至圖7是晶閘管關(guān)斷的仿真波形：

如果晶閘管在紅線處關(guān)斷，則驅(qū)動(dòng)中將存在較大的延遲，當(dāng)圖6中的晶閘管在10ms時(shí)關(guān)閉，當(dāng)延遲接近圖7中的延遲接近20ms時(shí)，晶閘管將關(guān)閉。市面上通用繼電器的延時(shí)超過4ms，對(duì)TSC的響應(yīng)速度影響很大，導(dǎo)致混合補(bǔ)償系統(tǒng)中出現(xiàn)補(bǔ)償盲區(qū)，影響補(bǔ)償效果很大。

混合無功補(bǔ)償簡介

恩玖混合補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)是無功補(bǔ)償由TSC通過有源電力濾波器直接控制，無需額外的無功補(bǔ)償控制器。

如圖8所示：混合補(bǔ)償裝置并聯(lián)電網(wǎng)，晶閘管通過AFP的輸出干觸點(diǎn)直接控制。輸出干觸點(diǎn)由光耦合器隔離，光耦合器可以精確控制晶閘管的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間。根據(jù)CT的實(shí)時(shí)采樣得到負(fù)載電流，AHF/SVG控制器進(jìn)一步提取各相需要補(bǔ)償?shù)臒o功功率和諧波分量，控制器通過控制晶閘管驅(qū)動(dòng)和PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)無功和諧波的補(bǔ)償。系統(tǒng)的無功功率大致由TSC補(bǔ)償，無功功率和諧波由AHF/SVG微調(diào)。AHF/SVG故障移除后，TSC可以繼續(xù)高可靠性工作。

恩玖混合無功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)勢(shì)?

• 充分利用AHF/SVG補(bǔ)償快速準(zhǔn)確、TSC成本低等優(yōu)點(diǎn)
• 補(bǔ)償精度高，避免TSC設(shè)備補(bǔ)償過度和補(bǔ)償不足的問題
• AHF/SVG采用光耦合器隔離驅(qū)動(dòng)，響應(yīng)速度小于10ms
• TSC可以實(shí)現(xiàn)平滑切換，對(duì)電網(wǎng)的影響較小
• TSC采用智能輪詢控制機(jī)制，提高電容器壽命
• AHF/SVG模塊直接控制TSC切換，無需額外的TSC控制器
• TSC階梯式開關(guān)，同時(shí)考慮動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償效應(yīng)
• 單個(gè) AHF/SVG 模塊可控制多達(dá) 16 組 TSC
• 支持多模塊并聯(lián)和冗余控制
• 模塊間采用CAN通訊方式，環(huán)形連接，可靠性高