SVC仿真分析
1、概述
1.1 基本概念
静止无功功率补偿器（Static Var Compensator——SVC）是指其输出随电力电子系统特定的控制参数变化的并联连接的静止无功功率发生装置或无功功率吸收装置。SVC可以根据系统无功功率的需求或电压的变化自动跟踪补偿。SVC的一个重要特征是主要依靠晶闸管等电力电子器件完成调节或投切功能，它可以频繁地调节或投切，其动作速度是毫秒级的，远比机械设备的动作速度要快。
SVC的基本作用是连续而迅速地控制无功功率，并通过发出或吸收无功功率来控制它所连接的输电系统的节点电压。因此，SVC的显著特点是能快速、平滑调节容性或感性无功功率，实现动态补偿。
1.2 SVC的类型
现今的SVC类型有晶闸管控制电抗器（Thyristor Control Reactor——TCR）、晶闸管投切电容器（Thyristor Switch Capacitor——TSC）、晶闸管投切电抗器（Thyristor Switch Reactor——TSR）、晶闸管控制高阻抗变压器型（Thyristor Control Transformer——TCT）和饱和电抗器（Saturation Reactor——SR）等，基本类型是TCR和TSC。SVC需要在一定的条件下才能实现无功功率的连续动态补偿，通常的方式有：TCR+TSC，TCR+FC（或MSC）、TCR+TSC+FC（或MSC）。本文使用的方式为TCR+FC（或MSC）。
2、晶闸管控制电抗器和并联电容器的配合使用（TCR+FC（或MSC））
2.1 晶闸管控制电抗器的基本原理
SVC的优越性是它能连续快速调节补偿装置的无功功率输出。这种连续调节是依靠调节TCR中晶闸管的触发延迟角α得以实现的，因此SVC的核心是TCR。TCR为SVC中的重要一员，主要起可变电感的作用，实现感性无功功率的快速、平滑调节。TCR的单相原理图如图1所示，其基本结构就是两个反并联的晶闸管与一个电抗器相串联。为了能够承受实际线路上的高电压和大电流，应该允许有若干个晶闸管串联后组成一个等效的晶闸管。这样的电路并入到电网中就相当于电感性负载的交流调压电路，即此时电路可视为交流调压器带纯电感负载
的情况。为保证两晶闸管V1、V2在正负半周可靠、对称导通，应采用宽脉冲或脉冲列触发。改变晶闸管的控制角α，流经电抗器的电流波形将发生变化，而使电流波形中的基波分量发生变化，这相当于改变了电抗器的感抗，使TCR等效于一个连续可变的电感器。
图1 TCR单相原理图
设导通角为θ，它与α角的关系为θ=2（π-α），减小θ，则电流中基波分量减小，这相当于增大电抗器的感抗，减小基波无功功率。
设，则当控制角α=90°时，电抗器（L）呈纯电感性，流过电抗器的电流波形滞后电源电压90°，晶闸管为全导通，导通角为θ=180°，此时电流波形连续且为一正弦波，即
式中，U为电源电压有效值，为电抗器的基频电抗（。
由于纯电感负载的功率因数角，故在围双向晶闸管处于失控状态，已不能通过α变化来改变IL大小。
当α>90°，电感中电流IL将受到控制，即随着α角的增大，电感电流基波分量IL1相应减小，电抗器的等效电抗增加；在电感电流可控条件下，电抗器等效电感值随之可控，继而TCR吸收的感性无功功率也可以平滑调节，其规律是：当α接近180°时，电流接近0；α接近90°时，Q接近。此时，电流值iL由周期分量i1和非周期分量i2合成，即
式中，T为电路时间常数。
忽略电阻时，T为无穷大，故得
当90°<α<180°时，电流iL中的基波分量为
式中，IL1、U分别为电流基波分量和电压的有效值，XL为基波下电抗器的电抗值。
当α=90°时，电抗值等于接在线路中的电抗本身；当α=180°时，电抗值最大，等效于开路。90°<α<180°时，TCR的等效电抗值与控制角α之间的关系为
增大α，则电流中的基波分量减小，这相当于增大电抗器上的有效电感，减小基波无功功率。
2.2 晶闸管控制电抗器和电容器的配合使用
reactor的特点图2 TCR+FC型静止无功功率补偿装置原理图
为并联电容器组发出的超前无功功率，且为固定值；为补偿电抗器吸收的无功功率；为负荷侧所需要的无功功率；为系统所提供的无功功率；为由TCR调节系统输出的无功功率。当负载滞后而无功功率变化时，可连续控制滞后无功功率，使（-）变化。如当增大时，则晶闸管控制的电抗器耗用的无功功率减小，α角增大；而当减小时，则增大，α角减小。即不管负载的无功功率如何变化，总要使由系统供给的无功功率常数，以限制电压的闪变。

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