TSC无功补偿控制系统的设计

摘　要：本文论述了电力系统无功功率的产生及影响。从电路结构上分析了晶闸管投切电容器（TSC）的工作原理，设计并建立了TSC的主电路和控制触发系统。在TSC控制策略方面，采用初始脉冲和后续脉冲叠加的控制方法。实验系统运行结果表明，电容器投入无涌流，无暂态过程。

关键词：无功补偿；晶闸管投切电容器(TSC)；复杂可编程逻辑器件(CPLD)；零电压触发

1. 引言
　　在工业和生活用电负载中，阻感负载占有很大的比例。对于较普遍的阻感性负载，电阻消耗有功功率，而电感则在一周期的一部分时间把从电网吸收的能量存储起来，另一部分时间再把储存的能量向电源和负载释放，其本身并不消耗能量^[1]。
  电力系统网络元件的阻抗主要是电感性的，负荷也以阻感性负荷为主，因而补偿以并联电容器为主要手段，通常将电容器分为若干组投切。固定并联电容器补偿方式的优点在于不产生谐波、运行维护简单、可靠性高，但无法解决过补偿和欠补偿的问题。
　　自动投切电容器装置根据控制开关的不同，可分为断路器、接触器投切电容器装置和晶闸管投切电容器装置。断路器、接触器投切电容器装置的结构简单、控制方便、性能稳定等优点，但其响应速度慢、不能频繁投切，主要应用于性能要求不高的场合。晶闸管是无触点开关，其使用寿命可以很长，而且晶闸管的投入时刻可以精确控制，能做到快速无冲击的将补偿电容器接入电网，大大降低了对电网的冲击，保护了电容器，可以频繁投切。
2. TSC装置基本原理
　　TSC的基本原理如图1所示，其中的两个晶闸管只是起将电容器并入电网或从电网断开的作用，而串联的小电感只是用来抑制电容器投入电网时可能造成的冲击电流。当电容器投入时，TSC的电压—电流特性曲线就是该电容器的伏安特性，一般将电容器分成几组，可根据电网无功需求量来投切这些电容器，其电压—电流特性曲线按照投入电容器组数的不同而变化。当TSC用于三相电路时，可以三角形联结，也可以星形联结，每一相都可以设计成分组投切。