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TDC 系统在SVC 无功功率补偿控制中的应用 随着国民经济的发展和现代化技术的进步，电力网负荷急剧增大，对电网感 性无功要求也与日惧增。特别是如可逆式大型轧钢机、炼钢电弧炉等冲击负荷、 非线性负荷容量的不断增加，加上普遍应用的电力电子和微电技术，使得电力网 发生电压波形畸变，电压波动闪变和三相不平衡等，产生电能质量降低，电网功 率因数降低，网络损耗增加等不良影响。近年发展起来的静止型无功补偿装置 (static var compensator，下简称SVC)是一种快速调节无功功率的装置，已成功的 应于冶金、采矿和电气化铁路等冲击性负荷的补偿上。而晶闸管控制电抗器型 (称TCR型)SVC用晶闸管控制线性电抗器实现较快、连续的无功功率调节，由于 它具有反应时间快(5~20ms)，运行可靠，无级补偿、分相调节，能平衡有功，适 用范围广和价格便宜等优点。TCR装置还能实现分相控制，有较好的抑制不对称 负荷的能力，因而其应用最广。尤其是在冶金行业中，使用例子也最多。 TCR＋FC型SVC是SVC装置最主要的型式，它的基本构成包括：阀组、冷却系 统、相控电抗器、控制系统、滤波器组。其中控制系统是SVC装置的核心，SVC 补偿功能的实现、安全稳定的运行、与其它设备的协调以及人机交互都是靠控制 系统来实现的。 1. TCR+FC 型SVC 系统的组成及控制原理 TCR+FC 型SVC 系统的组成如图1 所示，一般由TCR、滤波器(FC)及控制系 统组成。通过控制与电抗器串联的两个反并联晶闸的导通角，既可以向系统输送 感性无功电流，又可以向系统输送容性无功电流。该补偿器响应时间快(小于半 周波)，灵活性大，而且可以连续调节无功输出，缺点是产生谐波，但加上滤波 装置则可以克服。 图1 TCR+FC 型SVC 系统的组成 2. SVC 控制系统设计 使用 SIMATIC TDC（SIMATIC 技术和驱动控制，SIMATIC Technology and Drives Control）自动系统，可以实现极为复杂的闭环控制和广泛的通讯任务。 极其适用于轧钢厂或钢铁厂等工厂应用。SIMATIC TDC 是一种领先技术的子机 架系统 （基于机架的系统），可最多安装 21 块模块。独特的组态方式，所需 计算性能、数字量、模拟量、增量编码器和绝对值编码器以及串行接口可以根据 应用的需求相互组合。通过使用一个高性能的 64 位背板总线，将 SIMATIC TDC 子机架中的所有模块相互连接，可实现一个绝对高效的同步的多处理器系 统。 图2 SIMATIC TDC 控制系统 SIMATIC-TDC 采用的是实时操作系统(固定时隙25 μs)，采样速度很快(最短 100 μs)，强大的循环处理，高达 5 种采样时间(T1~T5) 。能够进行处理周期性中 断(T0)和非周期性中断(I1~I8 八级中断)任务。基于基本采样时间T0 ，可以定义5 种采样时间的周期中断任务(T1~T5) 以处理不同实时性要求的任务。 基于 SIMADYN-D/SIMATIC-TDC的 SVC控制系统以 SIMADYN-D/SIMATIC-TDC 为核心，阀基电子单元(VBE)采用DSP+CPLD来实现对于SVC系统的高速控制。 SIMADYN-D/SIMATIC-TDC实现的主要任务： ÿ 进行信号的采集和处理 ÿ 实现SVC的控制算法 ÿ 实时计算TCR触发角 ÿ 实现SVC系统的开停机控制 ÿ 实现晶闸管冷却系统的监控 ÿ 对晶闸管状态进行监控 ÿ 对微机保护装置进行通信 ÿ 对主电路进行监控。 SIMATIC-TDC采用双CPU结构，实现SVC控制系统的功能。图3为SVC控制 系统结构示意图。 图3 SVC控制系统示意图 图4 SVC控制原理图 将SIMATIC-TDC应用于SVC控制系统可以大大提高SVC装置的性能和可靠性, 同时该控制系统结构简单合理、可以实现多种复杂的控制算法的高速运算、提高 系统的响应速度。 3.应用案例