設計任務書4

晶閘管可控電抗器（TCR）電路的設計12016-8-20設計任務

設計一個TCR型式的三相低壓動態無功補償系統主電路，實現沖擊性負荷的無功功率的跟隨性補償。設計條件與指標1、三相交流低壓系統，額定電380V/220V；2、TCR額定輸出功率500kva

r；3、三相電源電壓對稱，三相負荷平衡且對稱22016-8-20設計方案方案一（TCR為Y型接法）32016-8-20方案二（TCR為三角形接法）三相電源三相對稱負載TCR方案比較（與Y型接法相比，三角形接法的優缺點）優點：1、諧波少。由于三相對稱負載相電流中3的整數倍次諧波的相位和大小都相同，所以他們只在三角形回路內流動，而不出現在線電流中。因此，三角形連接電路線電流中諧波含量少于三相三線星形電路。2、控制方便。三角形接法中，TCR每一相所承受的電壓為線電壓，故可以按照單相控制的方法來分析控制。52016-8-20缺點：晶閘管承受的電壓高通過比較，選取方案二參數計算根據需要補償的無功功率計算出TCR電路電抗額定相電壓U

N

220

VTCR額定輸出功率由得QN

500Var)262016-8-20(

3U

Q

N

N

L

39U

2

9U

2L

N

N

0.0027

QN

2

fQN根據每項負載的無功功率、阻抗角和電阻電抗的關系計算出負載電阻和電容。令負載阻抗角為45度，即

45oR

Ctan

1

1

CR

1

由得sinQU

2所以又因為3R

2

(

1

)2

N

sin

N

CR

N

0.1452

2QNC

1

1

0.022F

R2

fR72016-8-203U

2

sin

通過比較，選取方案二Time

(s)00.020.040.06

0.08

0.1Time

(s)1.5K1K0.5K0K-0.5K-1K-1.5K仿真結果為：VAR_LOAD

VAR_TCR負載損耗無功和TCR補償無功相等600K400K200K0K-200K-400K-600K0

0.020.040.060.08

0.1IaVa補償后電壓和電流的相位基本保持同步由于方案二補償無功不能隨著負載無功損耗的變化而變化，故對方案二改進如下：92016-8-20控制角計算模塊說明會得到一個脈沖波

這個脈沖波形的脈寬先將一相的負載電流和負載電壓通過電流和電壓互感器讀入。再將讀入的

vd和i

d與零進行比較將他們的波形變為方波。然后，將得到的兩個方波進行比較便會得到一個脈沖波，這個脈沖波形的脈寬就反映了vd和i

d之間的角度（阻抗角）。通過乘除法模塊就可以計算出一相的無功功率。由于負載為三相對稱的，故總無功功率為一相的三倍。通過dl

l模塊，運用程序查表得到該無功所對應的α角（單位為角度）。102016-8-20觸發脈沖產生模塊說明信號

值

門控信號通過α控制器產生觸發脈沖α控制器：有三個輸入，同步信號、α值、門控信號。同步信號由低到高的轉變（0到1

），提供了同步，并且與α角等于零的時刻相一致。會產生觸發脈沖，并傳到晶閘管。α角的數值會即時更新。112016-8-20仿真結果00.020.040.060.10.120.140.16Ti (

)4020060S4.V310080控制角計算模塊計算出的α角負載無功為500Var時α=600.08Tim

e

(s)0.020.030.040.060.070.080.05Tim

e

(s)0.80.60.40.201S2.1S2.2S2.3S2.4S2.5S2.6產生的觸發脈沖同步信號與觸發脈沖的對應關系00.020.040.060.08Tim

e

(s)0.10.120.140.16600K400K200K0K-200K-400K-600KVAR31VAR32負載損耗無功500kvarTCR補償無功500kvar00.020.040.060.10.120.140.160.08T

im

e

(s

)0K-1K-2K1K2KIaV1補償后電壓和電流的相位基本保持同步當負載無功損耗改變時，仿真結果：00.020.040.060.10.120.140.16Ti (

)4020060S4.V310080控制角計算模塊計算出的α角00.020.040.06