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用于电站无功与谐波综合治理系统的研究 司渭滨王跃唐晓华张晓王兆安 西安交通大学电气工程学院工业自动化，陕西，西安，710049 摘要：晶闸管控制电抗器(TCR)无功补偿装置被同装置分别独立地进行补偿，难以达到完全补偿的 普遍应用予电力系统中，其具有反应时间快，分相、 目的，安装维护工作量大，性能价格比低。 连续调节无功等优点。混合型有源电力滤波器 本文提出了一种拓扑结构，将目前两种用于无 (HAPF)是将APF与无源滤波器结合的滤波系统。功治理和谐波抑制都较有效的方案相结合。能够对 其通过无源与有源相结合使用，既能改善无源滤波 系统中的谐波、无功问题同时治理，从而改善电能 器的滤波效果同时又降低了有源部分的初投资，是 质量、提高电力系统安全，降低污染治理的成本。 当前国际上较常采用的滤波方案。本文提出一种由 2．系统结构及工作原理 TCR+HAPF地综合补偿系统。不仅能够补偿系统无 功，不平衡等问题，还能滤除由TCR与负载产生的 2．1系统结构图 谐波电流，使得流进电网的是与电网电压同相的基 系统拓扑结构如图1所示，右边为TCR+FC 波电流，提高了功率因数，改善了电网的用电环境。 无功补偿装置。在FC固定电容器上串接电抗器， 使用MATLAB6．5进行了建模仿真，并进行了实地其数值与电容器匹配调谐在指定次谐波，有源电力 运行试验。仿真和实验结果表明此种方案9目够很好 滤波器与一附加小电感La通过耦合变压器并联后 的解决电站的无功与谐波问题。 串入无源滤波器中。 关键词：鬈警I{：笺墨琴跫；谐波，混合型：有 源电力滤波器‘、 1．引言 随着电力电子技术的发展，大功率变流、变频 设备在电力系统中得到广泛的应用。多数非线性的 电力电子设备运行时基波电流滞后于电网电压，消 耗大量的无功并产生大量谐波电流．大量的无功电 图2 TCR原理图 流导致供电电压的波动和闪变、供电电压的波形畸 系统在工作时由TCR配合无源滤波器电容器 变、功率因数恶化。对电网带来了不利的影响。晶 组补偿系统中的感性或容性无功功率，井由无源滤 闸管控制电抗器TCR+FC是目前电站较常用的无功波器滤除负载电流中的主要谐波成份(5次和7次 功率补偿装置，其具有动态、连续、快速调节无功 谐波电流)。APF通过检测负载电流中的谐波成 功率等优点。 分，控制为大小相等方向相反的谐波电流源与附加 谐波问题同样影响电站的安全运行，其造成了 电感L丑并联，作用是改善无源滤波器的滤波性能 电力网和用电设备的附加损耗，降低供电质量，减 并抑制其与电网发生谐振。 少了供用电设备的使用寿命。而电站中较常使用的 2．2 TCR工作原理 TCR装置在运行时，其补偿电流中含有一定的谐 波成分。当TCR装置容量较大时，其自身产生的 谐波电流就会对电力系统和用户造成严重危害。 传统的补偿装置中，无功功率的补偿、谐波电 流的抑制是分别独立地进行的，而无功补偿和谐波 r回捧幄o IL／特 抑制本身有着密切的联系。实践中常出现顾此失彼 (a) 单相电路结构 Co)电压-电流特性 的情况，甚至相互之间带来不利的影响。由于用不 图2TCR原理圈 如图2所示，TCR补偿回路由电抗器L与两 控制系统检测到的负载电流，应用瞬时无功理 个反并联的晶闸管串联而成。通过控制改变两个晶 论计算出负载中的无功功率Q，，根据补偿后电网 闸管的触发角a，来改变其流过电抗器电流中的基 波含量。触发延迟角有效移项范围为90。～180。