kV配電線路實時動態(tài)無功補償研究范學民畢業(yè)設計

1、成人教育畢業(yè)設計(論文)論文題目：10kV配電線路實時動態(tài)無功補償研究年級.專業(yè).層次：12電氣工程及其自動化電力專升本學生姓名：范學民 學號 12720113 函授站：石家莊電校 指導教師姓名：冉慧娟 2014年08月10kV配電線路實時動態(tài)無功補償研究摘要本文分析了無功功率對電力系統(tǒng)的不良影響，說明了無功補償?shù)谋匾院椭匾饬x，以無功補償技術及裝置的發(fā)展進程為線索，分析了不同時期無功補償技術狀況及特點，以實例說明了我國10kV配電系統(tǒng)無功補償?shù)膽们闆r。從無功補償?shù)幕纠碚摮霭l(fā)，闡述了無功補償?shù)幕驹怼⒒痉椒?，說明了無功補償?shù)淖饔?，進行了無功補償?shù)牟呗苑治?。本文介紹了晶閘管的工作特性和

2、參數(shù)，研究了晶閘管串聯(lián)技術，針對目前晶閘管投切電容器進行無功補償存在的主要問題，提出了用晶閘管串聯(lián)開關投切10kV電容器的方案，給出了晶閘管串聯(lián)開關的靜態(tài)和動態(tài)均壓方法，設計出了主電路結構，并對晶閘管參數(shù)的選擇進行了分析和計算。對晶閘管觸發(fā)技術進行了詳細的分析和研究，給出峰值電壓觸發(fā)方式的數(shù)字電路的設計方案，并通過了仿真實驗，闡述了晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)的抗干擾措施?；贛ATLAB仿真軟件，本文對電容器投切控制及晶閘管觸發(fā)裝置進行了實驗研究，并得出與理論分析一致的結論。關鍵詞：無功補償；動態(tài)無功補償裝置；晶閘管；觸發(fā)控制電路；MATLAB仿真ABSTRACTThispaperanalysisthea

3、dverseeffectsofreactionpowerinthepowersystem,illustratesthenecessityofusingthemethodofreactionpowercompensationanditsimportantsignificance.Withthedevelopmentprocessofreactivecompensationtechnologyanditsdevices,expoundsthestalesandcharacteristicsaboutvarcompensationtechnologyinthedifferentperiods.Byl

4、ivingexamplethepaperillustratesreactionpowercompensationsapplicationforlOkVdistributionlineinourcountry.Beginingwiththebasictheoryofreactionpowercompensation,illustratesthebasicprinciplesandbasiccompensationmethods,anditsfunction.Thepaperintroducestheworkingcharacteristicsandparametersofthethyristor

5、,investigatethethyristorsspecialtyandtechniqueinseries,inallusiontotheproblemexistencesinreactivecompensationwithcapacitoratpresently,bringforwardtheadvancedutilitytechniqueinvestigatedcontrollinglOkVcapacitorwiththyristorswitchinseries,broughtforwardthestaticstateanddynamicvoltage,designedthemainci

6、rcuitframeworkwhichusedwithreason,analysisandcalculatesthethyristorsparametersforitsselected.Istudythyristortriggerstechnic,deviceadigitalcircuitundermaxvalueburstmodeandcompleteitsemulationtext.Iexpatiatethemeasureofdevaluingdisturbforthyristortriggersystem.UndertheMATLABpowersimulationenvironment,

7、capacitorinput-eliminationcontrolandthyristor-triggercontrolwerestudyed,thesameresultoftheoryanalysiswereget.Keyword：reactivepowercompensation;staticvarcompensation;thyristor;triggercontrolcircuit；MATLABSimulation目錄摘要IABSTRACTII1緒論11.1無功補償技術研究的目的和意義11.2無功補償技術研究的背景11.3無功補償技術的發(fā)展2傳統(tǒng)的無功補償技術21.4無功補償技術在我國

8、供網(wǎng)中的應用3無功補償技術在我國應用的歷程3我國lOkV配電網(wǎng)無功補償技術的現(xiàn)狀及實例31.5課題完成主要任務52無功補償技術的實現(xiàn)及控制策略62.1無功補償?shù)幕痉绞?2.2無功補償?shù)幕驹砑肮β室驍?shù)與電路參數(shù)的關系62.3無功補償?shù)目刂撇呗?單一物理量的控制方式8“九域圖法”控制策略82.4本章小結103無功補償電路晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)的研究與設計113.1晶閘管的工作特性及主要參數(shù)11晶閘管的工作原理11晶閘管的特性分析及主要參數(shù)123.2晶閘管串并聯(lián)技術及其參數(shù)的計算13晶閘管串聯(lián)技術133.3晶閘管投切電容器主電路的接線分析153.4晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)的研究與設計16無功補償裝置系統(tǒng)結構17

9、晶閘管觸發(fā)方式的分析193.5晶閘管觸發(fā)電路的設計及仿真20同步信號檢測電路203.5.2脈沖觸發(fā)電路的仿真實驗223.6晶閘管脈沖觸發(fā)系統(tǒng)的抗干擾措施233.7本章小結23410kV無功補償系統(tǒng)的仿真研究244.1晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)的MATLAB仿真24非峰值電壓時刻觸發(fā)晶閘管的實驗25峰值電壓時刻觸發(fā)晶閘管的實驗274.2基于電容器投切控制的無功補償系統(tǒng)的MATLAB仿真284.3本章小結325結論33參考文獻34致謝341緒論1.1無功補償技術研究的目的和意義近年來，世界各地發(fā)生的由電壓穩(wěn)定和電壓崩潰引發(fā)的大面積停電事故引起人們高度重視。當?shù)貢r間2003年8月14日美國東北部、中西部和加拿大

10、安大略省發(fā)生了歷史最大規(guī)模的停電事故，紐約、底特律、渥太華、多倫多等重要城市及周邊地區(qū)近5000萬人口受到影響，制造業(yè)停產(chǎn)，交通運輸癱瘓，經(jīng)濟運轉產(chǎn)生中斷。經(jīng)濟學家估計整個經(jīng)濟損失達300億美元。事故的原因可能是雷電襲擊、負荷太重或部分電站停運引發(fā)的。這次災難說明美國中西部供電系統(tǒng)過于陳舊且存在嚴重安全系統(tǒng)缺陷。美國災難性的大停電給以科技為主導的現(xiàn)代社會敲響了警鐘。巨大的經(jīng)濟損失和嚴重的社會影響提醒人們電力系統(tǒng)應進行設備的更新?lián)Q代，加強電力系統(tǒng)的安全系數(shù)，從而避免事故的發(fā)生。不要讓美國大停電在中國發(fā)生，中國的電力專家們應為中國的電力系統(tǒng)的安全思考。2002年下半年以來，經(jīng)濟的高增長帶動電力需求

11、增大，中國部分地區(qū)出現(xiàn)結構性的供電緊張，部分地區(qū)出現(xiàn)用電緊張和高峰時段拉閘限電問題，大功率非線性負載的不斷增加，對電網(wǎng)的無功沖擊和諧波污染呈上升趨勢，缺乏有效地無功調(diào)節(jié)手段使母線電壓變化很大導致配電系統(tǒng)線損增加，電壓合格率下降。我國電網(wǎng)建設和運行中長期存在無功補償容量不足、配備不合理、無功補償效果不理想等問題，特別在10kV供電系統(tǒng)中，快速、準確、可連續(xù)的補償技術沒有得到實質性的應用、中科院院士、清華大學教授盧強說：“我們致力于建設的不只是世界第一流的，而且是世界上最強大、最安全的電力大系統(tǒng)?！睙o功功率是建立交流電、磁場所需的功率，在交流電力系統(tǒng)的設計和運行中，無功功率是一個重要因素。對無功功

12、率的補償研究是十分必要的，原因如下：1.由于成本的增加，提高電力系統(tǒng)運行效率的要求日益迫切。2.輸電網(wǎng)絡的擴展已經(jīng)受到限制。3.遠距離輸電要求解決穩(wěn)定性及電壓控制問題。4.工業(yè)增長的需求和用戶電子設備的增多，對供電質量的要求越來越高。5.直流輸電系統(tǒng)的應用研究表明，在換流器的交流側應該進行無功控制。無功補償?shù)哪康模?.改善電壓調(diào)整；2.提供靜態(tài)和動態(tài)穩(wěn)定；3.降低過電壓；4.減少電壓閃變；5.阻尼次同步震蕩；6.減少電壓和電流的不平衡。1.2無功補償技術研究的背景近幾年來,我國經(jīng)濟發(fā)展迅速,對電力的需求越來越大。同時對供電的可靠性和質量提出了更高的要求，電力建設投資跟不上經(jīng)濟發(fā)展，供需關系矛盾

13、更為突出，尤其是小城鎮(zhèn)和城鄉(xiāng)配電網(wǎng)。我國小城鄉(xiāng)地區(qū)的多為10kV配電線路，具有負荷密度大、用電量集中、供電可靠性要求高等特點，表現(xiàn)出線損高、功率因數(shù)低、輸電效率低、輸電能力不足、末端電壓低等問題。這嚴重的影響了人們生活水平的提高和經(jīng)濟發(fā)展。目前,國內(nèi)外針對此問題采取的措施主要是進行電網(wǎng)建設和改造，有：新建線路和變電站，更換線路，對已變電所和線路進行改造和增容，進行無功功率補償?shù)取８鶕?jù)我國小城鎮(zhèn)和城鄉(xiāng)配電網(wǎng)的特點以及電力公司的資金和人力情況，最為普遍采用的是并聯(lián)電容器無功功率補償。就其補償方式而言，分為：變電所集中補償，配電線路分散補償，負荷側就地補償?shù)?。我?0kV配電線路以往多采用負荷側就地

14、補償，這種方案就用戶而言可以獲得很好的補償效果，但就10kV配電網(wǎng)絡整體而言，技術性和經(jīng)濟性都不是最合理的。1.3無功補償技術的發(fā)展概況人們很早就認識到無功功率的危害，認識到是系統(tǒng)中的電容和電感元件產(chǎn)生的無功功率。最初人們使用了無源補償方法，即通過改變網(wǎng)絡參數(shù)的方法對系統(tǒng)進行無功補償，也就是將一定容量的電容器或電抗器以并聯(lián)或串聯(lián)的方式安裝在系統(tǒng)的母線中，如在高峰負荷下將并聯(lián)電容器接入系統(tǒng)中以防止電壓過低。傳統(tǒng)的無功補償技術發(fā)展概況傳統(tǒng)的無功補償設備有并聯(lián)電容器、調(diào)相機和同步發(fā)電機等。設置無功補償電容器是傳統(tǒng)補償方法之一，并聯(lián)電容器因簡單經(jīng)濟，靈活方便而得到廣泛應用。缺點是只能補償固定無功，不能

15、跟蹤負荷無功需求的變化，即不能實現(xiàn)對無功的動態(tài)補償，且還有可能與系統(tǒng)發(fā)生諧波放大甚至諧振。傳統(tǒng)的真空開關或接觸器投切電容器的方法，投切電容器時會產(chǎn)生很大的沖擊電流，對電網(wǎng)造成干擾，由于投切瞬間主觸頭的拉弧現(xiàn)象，導致主觸頭燒損，影響無功補償?shù)恼＿\行。因接觸器動作速度慢，壽命短，所以不適用于快速頻繁投切補償電容器的場合。同步調(diào)相機又稱同步補償器，屬于有源補償器。作為并聯(lián)補償設計的同步調(diào)相機實質上是一個被拖動到某一轉速下并與電力系統(tǒng)同步且空載運行的電動機。根據(jù)控制需要，控制其勵磁磁場，使其工作在過勵磁或欠勵磁的狀態(tài)下，從而發(fā)出大小不同的容性或感性無功功率。同步調(diào)相機可對系統(tǒng)進行動態(tài)補償，但它屬于旋

16、轉設備，運行中的損耗和噪聲比較大，維護復雜，成本高，響應速度慢。不適應各類快速變化非線性負載的要求。1967年英國首先研制成功具有飽和電抗器的無功補償裝置（SR)。SR分為自飽和型和和可控飽和型兩種。自飽和型依靠自身固有的能力來穩(wěn)定電壓，它利用鐵心的飽和特性來控制發(fā)出或吸收的無功功率的大小。可控飽和型是通過改變工作繞組的感抗來控制無功電流的大小。這種補償裝置屬于第一代靜止補償器。這種補償裝置造價高，損耗大，運行時有振動和噪聲，補償速度慢。一般在超高壓輸電線路中使用。1.4無功補償技術在我國供網(wǎng)中得應用國內(nèi)早期無功補償用得最多的是并聯(lián)電容器。在低壓（10kV以下）供電網(wǎng)絡中裝設電容器組，以滿足調(diào)

17、壓要求。無功補償技術在我國應用的歷程20世紀70年代初，武漢鋼鐵公司1.7cm軋鋼工程進口了比利時的直流勵磁飽和電抗器和日本的電容器組成靜補裝置后，引起國內(nèi)相關人士對可變無功補償問題的注意。于是有人提出用大負荷調(diào)壓變壓器改變并聯(lián)電容器組端電壓以調(diào)節(jié)無功的設想，終因調(diào)壓器的操作開關壽命不能保證而未能實現(xiàn)。1981年我國輸電系統(tǒng)引進一套ABB公司的SVC裝置投入鳳凰山變電站運行，到1990年共有五個500kV變電站采用6套進口SVC裝置，容量在105-170Mvar之間，形式為TCR+TSC或固定電容器組（FC)。它們都曾在歷史上發(fā)揮過作用。如鳳凰山SVC投入運行后，對湖北電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟運行起到

18、巨大作用，對抑制500kV過高壓，增加輸電容量、保證系統(tǒng)電壓穩(wěn)定、改善系統(tǒng)電壓水平、降低高壓網(wǎng)損意義重大。遺憾的是由于種種原因，這些SVC陸續(xù)退出運行，主要原因如下：1.早期國外供應商對中國電網(wǎng)不了解，初期投運時，SVC與系統(tǒng)之間相互作用問題比較突出。2.早期控制系統(tǒng)采用模擬技術，系統(tǒng)運行可靠性差。3.因空間距離、費用等方面的原因，使后期技術服務沒有跟上，沒有必要的技術升級措施。這些系統(tǒng)越來越落后，沒有辦法運行。我國lOkV配電網(wǎng)無功補償技術的現(xiàn)狀及實例圖1-1我國供電系統(tǒng)內(nèi)變電所10kV無功補償裝置目前均采用整組投入或切除，運行時不能連續(xù)靈活調(diào)節(jié)，損耗也大。10kV無功補償?shù)年P鍵技術問題：1

19、.大功率電力電子器件串聯(lián)技術和補償裝置并網(wǎng)與電力系統(tǒng)保護配合技術。開關元件晶閘管的容量受到限制。由于晶閘管是靈敏度很高的半導體元件，超過其額定值的沖擊電壓或沖擊電流都可能損壞晶閘管。2.高壓側直接取能方式的光電觸發(fā)及在線監(jiān)測系統(tǒng)技術。3.抑制諧波問題。4.晶閘管驅動電路的設計技術。金杭市供電局與科研單位合作，研制開發(fā)了針對10kV變電站、電弧爐煉鋼等需要無功補償應用場合的10kv、1200kVar的FC-TCR動態(tài)補償裝置，并制定了相應的設計方案和技術措施。從此展開了10kV配電系統(tǒng)動態(tài)無功補償技術的研究。2005年5月鄧州市電業(yè)局在高集變電站10kV母線上安裝無功補償裝置。如圖1示，該裝置采

20、用固定電容與可調(diào)電容（TSC)并聯(lián)運行方式，固定電容的容量為1.2Mvar，TSC部分的容量為1Mvar，TSC分成3級調(diào)節(jié)，為了調(diào)節(jié)不平衡負荷，采取分相補償，并在TSC回路中串聯(lián)了電抗率為6%的電抗元件，用來抑制系統(tǒng)諧波。在試運行期間，該裝置能夠自動適應變電站各種運行方式的變化和無功的變化，自動準確地投切補償電容器，提高了電容器的運行時間及利用率，性能穩(wěn)定可靠，功能達到了變電站無功補償自動投切的控制要求。投入前后的運行數(shù)據(jù)如表1-1。表1-1試運行時投入前后的運行數(shù)據(jù)容量功率因數(shù)母線電壓（KV）母線相電流（A）投運前0.8710.301150投入固定組共1200kvar0.9110.4010

21、60投入第一組后共1800kvar0.9310.45960投入第二組后共2400kvar0.9610.55880投入兩組后共3000kvar0.9810.60770根據(jù)表1-1中數(shù)據(jù)分析，將投入兩組和投入固定組進行比較，因補償無功功率使母線相電流降低變壓器輸出功率降低：AS=yf3y(UI-U2I2)=x(0Axm0-0.6x770)=4957kFA(1-1)變壓器的額定功率為40000kVA，此時可增加變壓器輸送能力：tj=4957/40000x100%=12.4%功率為40000kVA，此時可增加變壓器輸送能力：TJ=4957/40000x100%=12.4%(1-2)已知變壓器的各種參數(shù)

22、如下：額定容量為40000Kva;短路損耗為151lkW;阻抗電壓9.83%;空載電流0.25%;空載損耗為32.6kW。計算變壓器的功率損耗：AP=PKUlS2N/(U22S22)(1-3)投入固定組后，變壓器的功率損耗為Af；=38.52kW，(1-4)投入全部容量后，變壓器的功率損耗為AF2=20.32kW。（1-5)由計算結果可知，由于無功補償，使變壓器的有功功率損耗減少為18.2kW。高集變電站僅為受端變電站，功率傳輸方向單一，故在輸電線路上必然也會由于末端功率的改變而導致線路損失的改變。1.5課題完成主要任務本文闡述了無功補償技術的基本原理、基本方法及基本的控制策略，探討了我國10

23、k無功補償技術中存在的主要問題及其解決方法。詳盡分析了開關元件晶閘管的工作特性和技術參數(shù)，研究了晶閘管串聯(lián)技術，提出用晶閘管串聯(lián)開關投切10kV電容器的方案，給出了晶閘管串聯(lián)開關的靜態(tài)和動態(tài)均壓方法，設計出了主電路結構，對晶閘管參數(shù)的選擇進行了分析和計算。本文對晶閘管觸發(fā)技術進行了深入分析和研究，給出峰值觸發(fā)方式的晶閘管數(shù)字觸發(fā)電路的設計方案，基于MATLAB仿真軟件，對晶閘管觸發(fā)裝置進行了實驗研究，用仿真驗證了電容器投切控制及其補償效果，得出與理論分析一致的結論。最后闡述了晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)的抗干擾措施。2 無功補償技術的實現(xiàn)及控制策略電力系統(tǒng)網(wǎng)絡元件的阻抗主要是感性的，因此在實際電力系統(tǒng)中，包

24、括異步電動機在內(nèi)的絕大多數(shù)電氣設備的等效電路可看作電阻和電感L的串聯(lián)電路。網(wǎng)絡元件和大多數(shù)用電設備工作時將消耗無功功率。這些無功功率必須從網(wǎng)絡中某個地方獲得。合理的方法是在需要消耗無功功率的地方產(chǎn)生無功功率，這就是無功補償。2.1無功補償?shù)幕痉绞綗o功補償分為集中補償、分組補償、隨器補償和隨機補償。1.集中補償是將電容器裝設在用戶專用變電所或配電室的低壓母線上，低壓集中補償方式適用于線路末端負荷波動幅度不大、基荷所占比重較大、負荷容量較大，地點集中的場合。這種補償方式的優(yōu)點是:可以就地補償變壓器的無功功率損耗。由于減少了變壓器的無功電流。相應地減少了變壓器的容量，也就是說，可以增加變壓器所帶的

25、有功負荷?？梢匝a償變電所以上輸電線路的功率損耗?？梢跃徒?80V配電線路的前段部分及所帶用電設備的無功功率損耗。便于集中控制。缺點是:它只能減少裝設點以上線路和變壓器因輸送無功功率所造成的損耗，而不能減少用戶內(nèi)部通過配電線路向用電設備輸送無功功率所造成的損耗。2.分組補償是將電容器組按低壓配電網(wǎng)的無功負荷分布分組裝設在相應的母線上，或者直接與低壓干線相聯(lián)接，形成低壓電網(wǎng)內(nèi)部的多組分散補償方式。該種方式是被補償?shù)臒o功功率不再通過主干線以上線路輸送，從而使變壓器和配電主干線路的無功功率損耗相應地減少，因而分組補償比集中補償降損節(jié)電效益顯著，尤其是當用電負荷點較多（比如多個車間），而且距離較遠時

26、，補償效率更高。其優(yōu)點:有利于對配電變壓器所帶的無功進行分區(qū)控制，實現(xiàn)無功負荷就地平衡，減少無功功率在變配電所以下配電線路中的流動，使線損顯著降低:分組電容器的投切隨總的負荷水平而變化，其利用率較單臺補償高，分組補償雖然不如集中補償管理方便，但比單臺電動機補償易于控制。3.隨機補償就是將低壓電容器組與電動機并聯(lián)，通過控制、保護裝置與電機共同投切。隨機補償?shù)膬?yōu)點是:用電設備運行時，無功補償投入，用電設備停運時補償裝置也退出，不需要頻繁調(diào)整補償容量=具有投資少，配置靈活，維修簡單等優(yōu)點。在實際補償中，應該遵循：全面規(guī)劃，合理布局，分級補償，就地平衡；集中補償與分散補償相結合，以分散補償主；高壓補償

27、與低壓補償相結合，以低壓補償為主；調(diào)壓與降損相結合，以降損為主的原則。2.2無功補償?shù)幕驹砑肮β室驍?shù)與電路參數(shù)的關系在正弦交流電路中，網(wǎng)絡復阻抗與電阻、電抗元件有阻抗三角形的關系如圖2-1所示，若復阻抗Z呈純電阻性質，則電壓與電流的相位角相同，相位差=0，則此時負載只消耗有功功率，沒有無功功率，若復阻抗呈感性或容性，9*0，則負載不僅消耗有功功率同時也消耗無功功率。感性元件消耗無功功率，容性元件產(chǎn)生無功功率。復阻抗角的余弦函數(shù)COS0稱為功率因數(shù)。COS由負載性質決定，它與電路的參數(shù)和電源頻率有關，與電源的電壓、電流大小無關。如圖2-1所不，其中xl-Xc圖2-1功率因數(shù)與電路參數(shù)關系圖在

28、供電系統(tǒng)中，電力網(wǎng)除了要負擔用電負荷的有功功率凡還要承擔負荷的無功功率0。有功功率、無功功率和視在功率S有功率三角形的關系如圖2-2所示。功率因數(shù)還可以用有功功率與視在功率的比值表示C0S=|,它不但表明電力負荷的性質，而且表明電能質量的水平。由圖2-2可以看出，在有功功率不變的情況下，無功功率的存在會使功率因數(shù)降低，視在功率增大。從而需要增大發(fā)、輸電設備的容量，增加電力損耗，增加投資和運行費用，不利于電力的輸送與合理應用。圖2-2功率三角形 圖2-3補償電路將電容器與感性負載并聯(lián)是補償無功的傳統(tǒng)方法，無功補償?shù)哪康木褪翘岣唠娋W(wǎng)的功率因數(shù)。提高功率因數(shù)的前提是必須保證原負載的工作狀態(tài)不變。即：

29、加至負載上的電壓和負載的有功功率不變。將電容C與感性R、L電路并聯(lián)后，如圖2-3所示，總電流j-L+fc。由相量圖圖2-4可知，并聯(lián)電容后電壓>和電流/的相位差減小，功率因數(shù)提高了，根據(jù)并聯(lián)電容的大小功率因數(shù)補償結果有欠補償、完全補償（即：C0Sp=l)和過補償三種情況，若補償電容的容量過大出現(xiàn)過補償情況，此時復阻抗呈容性，供電電流/的相位超前于電壓。2-4功率因數(shù)補償分析圖2.3無功補償?shù)目刂撇呗愿鶕?jù)控制物理量選擇的不同，TSC所釆取的控制方法也多種多樣。較為合理的補償裝置應最大限度提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，且不發(fā)生過補償，無投切振蕩，無沖擊投切，控制過程反應靈敏、迅速。按照控制物理量的不同

30、無功補償裝置分為：無功功率補償、無功電流補償、功率因數(shù)補償及綜合型補償。單一物理量的控制方式時間控制法是最常用的控制方式之一，這種方法根據(jù)電網(wǎng)中用電設備24小時無功功率變化情況，繪出全天無功變化負荷曲線，由無功變化的時間規(guī)律決定定時投入或切除一定容量的補償電容。例如主要負荷在上午8點投入運行，到下午5點退出運行，而這期間負荷變化不大，調(diào)整策略可整.定為上午8點投入電容器組，下午5點切除。顯然這種控制方式簡單，但只適用于負荷穩(wěn)定且變化規(guī)律一定、功率因數(shù)變化不大的場合?！熬庞驁D法”控制策略現(xiàn)階段多參量綜合控制通常以無功功率為基礎電網(wǎng)電壓上限値和負載電流下限値作為控制電容器組投切的約束條件，實現(xiàn)電容

31、器組的智能綜合控制?！熬庞驁D法”以控制器接入側電壓為主要控制目標，以無功功率(或功率因數(shù)）為參考條件，通過界定電壓和無功功率的上下限，將平面分為九個區(qū)，規(guī)定不同區(qū)域內(nèi)的控制方式，實現(xiàn)對電容器組和主變分接開關的聯(lián)合控制。目前在線運行的電壓無功綜合控制裝置大多基于此法。根據(jù)要求得到U、Q（COS）正常的范圍后，可畫出如圖的九域圖，其中，區(qū)域9為U、Q（COS）正常的區(qū)域。九域圖控制法原理是調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器分接頭及投切電容器，使系統(tǒng)盡量運行于區(qū)域9。調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器分接頭位置或投切電容器改變無功補償量Qc，都將引起變電站母線電壓U和從系統(tǒng)吸收的無功功率Q（Q=Ql+Qc，其中，Ql為投切電容器前

32、從系統(tǒng)吸收的無功功率）的變化，變化關系見表3-1（分接頭正接）表3-1分接頭正接時U、Q動作變化關系動作類型U變化Q變化升主變分接頭U下降Q減少降主變分接頭U上升Q增加投電容器U上升Q減少切電容器U下降Q增加由表3.1可得出U、Q（COS）不正常的八個區(qū)域的控制順序關系：區(qū)域1：COS<COSL，U<UL，投入電容器，視情況調(diào)節(jié)分接頭或不調(diào)分接頭，使電壓趨于正常。區(qū)域2：COS<COSL，U正常，投入電容器，視情況調(diào)節(jié)分接頭或不調(diào)分接頭，使電壓恢復正常。區(qū)域3：COS<COSL，U>UH，調(diào)分接頭降壓，電壓正常后，投入電容器，否則不投。區(qū)域4：COS正常，U>

33、;UH，調(diào)節(jié)分接頭降壓，至極限檔位后仍無法滿足要求，強行切除電容器。區(qū)域5：COS>COSH，U>UH，切除電容器，視情況調(diào)節(jié)分接頭或不調(diào)分接頭，使電壓趨于正常。區(qū)域6：COS>COSH，U正常，切除電容器，視情況調(diào)節(jié)分接頭或不調(diào)分接頭，使電壓恢復正常。區(qū)域7：COS>COSH，U<UL，調(diào)分接頭升壓，電壓正常后，切除電容器，否則不切。區(qū)域8：COS正常，U<UL，調(diào)節(jié)分接頭升壓，至極限檔位后仍無法滿足要求，強行投入電容器。2.4本章小結本章從無功補償?shù)幕驹沓霭l(fā)，分析了功率因數(shù)與電路參數(shù)的關系，對補償電容容量及參數(shù)的選擇進行了計算，總結了無功補償?shù)幕痉?/p>

34、法及其對供電質量的影響，討論了無功補償?shù)目刂撇呗浴? 無功補償電路晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)的研究與設計隨著半導體制造技術和變流技術的發(fā)展，新型的電力電子器件不斷問世，作為高性能電子開關-晶閘管器件的應用使無功補償技術得到迅速的發(fā)展。無功補償技術中晶閘管作為開關作用的優(yōu)勢:一是作為投切電容器的開關。晶閘管開關的響應時間短(微秒級)，而且能夠精確選擇電容器的投切角度，實現(xiàn)零電壓投切，避免了涌流的產(chǎn)生，提高了電容器使用的可靠性和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。二是作為無功功率輸出的調(diào)節(jié)開關。由于晶閘管器件的高開關頻率，使其能夠方便地控制晶閘管的導通角，從而實現(xiàn)無功的連續(xù)調(diào)節(jié)，快速跟蹤負載無功的變化。3.1晶閘管的工作特性及

35、主要參數(shù)晶閘管（THYRISTOR)是晶體閘流管的簡稱，又稱作可控硅整流管(SILICONCONTROLLEDRECTIFIERSCR)晶閘管是一個三端子反相阻斷半導體單向開關元件。在正常工作條件下，僅當陽極和門級的電壓對陰極為正時才能通過電流，晶閘管導通后，門級失去控制作用，當流經(jīng)外部電路的電流減小到零時晶閘管停止導通。晶閘管為半控器件。晶閘管的工作原理晶閘管導通的工作原理可以用雙晶體模型來解釋，如圖3-1所示:(a)晶閘管的雙晶體模型結構 （b)晶閘管的工作原理圖對晶閘管的驅動過程更多的是稱為觸發(fā)，產(chǎn)生注入門極的觸發(fā)電流的電路稱為門極觸發(fā)電路。正是由于通過門極只能控制晶閘管開通，不能控制晶

36、閘管的關斷，所以晶閘管才被稱為半控型器件。當晶閘管承受反向電壓時，不論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會導通。當晶閘管承受正向電壓時，僅在門極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能導通。晶閘管一旦導通，門極就失去控制作用，不論門極觸發(fā)電流是否還存在，晶閘管都保持導通。若要使己導通的晶閘管關斷，只能利用外加電壓和外電路的作用使流過晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下。晶閘管在以下幾種情況下也可能被觸發(fā)導通：陽極電壓升高至相當高的數(shù)值造成雪崩效應；陽極電壓上升率過高；結溫較高：光直接照射硅片，即光觸發(fā)。晶閘管的特性分析及主要參數(shù)晶閘管的動態(tài)特性主要有開通特性、通態(tài)電流臨界上升率、反向恢復特性、關斷特性、斷態(tài)

37、電壓臨界上升率等五個方面，其中開通和關斷特性是其最重要的動態(tài)特性指標。晶閘管的動態(tài)特性如圖3-2所示：1.開通特性開通時間&是延遲時間G和上升時間之和，&是將門極觸發(fā)脈沖加到未開通的晶閘管上，到陽極電流達到其額定電流值的90%所需的時間，開通時間會隨工作電壓、陽極電流、門極電流和結溫而變化。開通損耗取決于開通期間負載電流的上升時間。2.通態(tài)電流臨界上升率晶閘管開通期間，其導電面積是由門極向四周逐漸展開的，過快的開通會使電流集中于門極區(qū)，導致器件局部過熱損壞。因此，在設計時考慮到晶閘管的電流上升率di/dt應低于器件允許的通態(tài)電流臨界上升率。強觸發(fā)可以提高器件承受di/dt的能力

38、。圖3-2晶閘管的動態(tài)特性3.關斷特性當給處于正向導通狀態(tài)的晶閘管外加反向電壓時，陽極電流逐步衰減到零，并反向流動達到最大值/心，然后衰減到零，晶閘管經(jīng)過時間I后恢復其反向阻斷能力。由于載流子復合過程較慢，晶閘管要再經(jīng)過正向阻斷恢復時間L之后才能安全的承受正向阻斷電壓。普通晶閘管的關斷時間約為幾百微妙。關斷時間取決于結溫、陽極電流、陽極電流上升率di/dt,反向電壓和陽極電壓，陽壓上升率du/dt。4.斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt當在阻斷的晶閘管陽極一陰極間施加的電壓具有正向的上升率，則由于結電容C的存在，會產(chǎn)生位移電流i=Cdu/dt而引起晶閘管的誤觸發(fā)導通。因此，在設計時采用吸收電路的措施

39、，使加于晶閘管上的斷態(tài)電壓臨界上升率應該小于器件允許的斷態(tài)電壓臨界上升率值。門極正向伏安特性如圖3-3所示，可以分為可靠觸發(fā)區(qū)、不可靠觸發(fā)區(qū)和不觸發(fā)區(qū)等三個區(qū)域，門極特性中的最大和最小兩條曲線反映該器件在整個工作范圍內(nèi)可能出現(xiàn)的最大阻抗和最小阻抗，門極阻抗隨門極電流上升率的增大而增大。利用門極特性曲線設計晶閘管觸發(fā)器時，使其兩個穩(wěn)定輸出狀態(tài)落入不可靠觸發(fā)區(qū)和可靠觸發(fā)區(qū)內(nèi)，觸發(fā)器輸出負載線與特性曲線的交點(A,B,C,D,E,J,K、I點)確定了在晶閘管開通延遲時間內(nèi)流入門極所需的最小電流(E，J點)和在運行中觸發(fā)器可能輸出的最大電流(1、K點）。圖3-3門極正向伏安特性圖4.額定電壓斷態(tài)重復峰

40、值電壓斷態(tài)重復峰值電壓是在門極斷路而結溫為額定值時允許重復加在器件上的正向峰值電壓。反向重復峰值電壓反向重復峰值電壓是在門極斷路而結溫為額定值時,允許重復加在器件上的反向峰值電壓。(3)通態(tài)（峰值）電壓這是晶閘管通以某一規(guī)定倍數(shù)的額定通態(tài)平均電流時的瞬態(tài)峰值電壓。5.電流變化率和電壓變化率如果通過晶閘管的實際電流的變化率超過其限制，或晶閘管兩端電壓的實際變化率超過其限制，都將導致晶閘管被擊穿。3.2晶閘管串并聯(lián)技術及其參數(shù)的計算用于配電網(wǎng)的TSC或TCR的額定電壓大于單個晶閘管的額定電壓值，可以將晶閘管串聯(lián)起來以滿足電壓要求。晶閘管串聯(lián)技術兩個反極性晶閘管并聯(lián)構成晶閘管級，由多個晶閘管級串聯(lián)起

41、來稱為晶閘管串，作為幵關單元晶閘管串承受最大兩倍的峰值線電壓。對于lOkV的配電線路的SVC并聯(lián)電容器采用三角形連接，每相晶閘管串承受的最大電壓為28.3kV。晶閘管靜態(tài)截止時，由于其漏電流不同，其漏電阻也不同，使晶閘管的端電壓分布不均勻，造成靜態(tài)均壓問題。晶閘管在關斷和開通的過程中也存在動態(tài)均壓問題。各晶閘管反相恢復電荷不同，其關斷時間也不同。關斷電荷少，關斷時間短。先關斷的晶閘管會承擔外加電源電壓，造成動態(tài)電壓不均。各晶閘管的開通時間不一致，即使同時觸發(fā)，開關時間短的元件先導通，于是全部正向電壓都由其余尚未導通的晶閘管承擔，如果動態(tài)均壓不良?？墒蛊渲心骋痪чl管的正向電壓超過轉折電壓，造成硬

42、性轉折，對元件是一種損傷。所以每個晶閘管的性能和參數(shù)盡可能完全相同。兩個以上晶閘管級串聯(lián)運行可以提高整體的工作電壓，但需要解決靜態(tài)和動態(tài)均壓問題。串聯(lián)運行電壓分配不均的因素主要有：1靜態(tài)伏安特性對靜態(tài)電壓的影響；2關斷電荷和開通時間等動態(tài)特性對均壓的影響；3雜散電容對均壓的影響。在選擇晶閘管元件時，盡量選擇性能、參數(shù)完全一致的元件，采用強觸發(fā)脈沖、光纖傳輸觸發(fā)信號可以減小開通時間上的差異，可以有效改善開通過程中的動態(tài)均壓問題。若選擇晶閘管閥兩端電壓為零時觸發(fā)晶閘管，則不會出現(xiàn)開通過壓問題。圖3-4晶閘管閥主電路多個晶閘管級串聯(lián)后將電氣和機械部件結合，包括所有連接線、輔件和機械結構，可與SVC的

43、每一相的電抗器或電容器串聯(lián)構成晶閘管閥。TSC開關電路晶閘管閥每相一組的主電路如圖3-4所示。為避免晶閘管承受過電壓或過電流應采取保護措施。晶閘管元件過電流保護方法中常用的是快速熔斷器，當電路出現(xiàn)過電流時，在晶閘管元件發(fā)生熱擊穿之前，快速熔斷器迅速熔斷，達到保護晶閘管的目的。惡劣誤觸發(fā)帶來千安級的沖擊電流，閥兩端可能出現(xiàn)4倍峰值電壓，在閥兩端并聯(lián)避雷器，限制過電壓的同時可旁路部分沖擊電流，有效限制di/dt値。大電流流過晶閘管閥時，將會使元件發(fā)熱，若不能將元件結溫控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，可能導致元件的擊穿。晶閘管元件的通流水平在很大程度上與能否保持元件的結溫有關，當晶閘管額定容量不大時，可在元件上

44、加裝散熱器或采取強制風冷的冷卻方式，對于大容量的晶閘管閥采用油冷或采用低電導率水膠混合液冷卻方式。3.3晶閘管投切電容器主電路的接線分析無功補償裝置的主電路是指電容器組和晶閘管開關及其附件構成的與電網(wǎng)直接連接的部分電路。三相電容有兩種連接形式：Y接線和接線。電容器為Y接時，晶閘管開關和每相電容串聯(lián)接入電網(wǎng)，組成無功補償?shù)闹麟娐贰ｋ娙萜鹘訒r，晶閘管開關可以在內(nèi)控制和外控制。接只適用于三相共補電路，如果三相電路負荷不平衡、三相功率因數(shù)和電流差異較大，TSC主電路只能采用Y接法，以滿足分項補償?shù)囊?。圖3-5 TSC常見主電路接線方式TSC常見主電路A接線方式如圖3-5所示。采用接線方式見圖3-5(

45、a)，晶閘管電壓定額可以降低，但電流定額增大。電容器電壓降低會提高單位價格，同時投入時會產(chǎn)生短時不平衡中線電流。若采用無中線的接法，電容器組可以選擇某一三相電容器。由于沒有中線的電位固定作用晶閘管可能承受過大電壓，在相同容量的情況下，流過晶閘管的電流也較大。.接線角內(nèi)控制方式見圖3-5(b),晶閘管截止時承受最大反向電壓是兩倍線電壓的VI，但電容器的耐壓降低。接線角外控制方式見圖3-5(c)，與圖3-5(b)相比晶閘管的耐壓有所降低，但電容器的耐壓將升高。TSC采用厶接線方式具有一定優(yōu)勢：1可以降低晶閘管閥的電流容量；2電容器電壓沒有中性點引起的電壓漂移；3避免中線電流。若釆用Y連接，晶閘管中

46、的電流是A接的力倍，而且投切過程中可能有較大的中線電流，將產(chǎn)生較大的電壓漂移，影響投入時的準確角度，可能產(chǎn)生投切沖擊電流。電網(wǎng)的無功補償主回路都采用晶閘管作為三相電子開關，這種電路使用晶閘管元件數(shù)量較多，相應的觸發(fā)電路也多，結構復雜，投資大。若每個晶閘管級采用一只晶閘管和一只二極管反并聯(lián)構成三相電子幵關即“3+3”電路結構可較少晶閘管的數(shù)量，這種電路的特點是每次切除電容器時，電容器的殘壓總是保持電源的峰值電壓，這樣晶閘管重投時，只要脈沖序列從系統(tǒng)電壓峰值開始觸發(fā)就可以保證平穩(wěn)過渡。其缺點是第一次送電時仍會發(fā)生電流沖擊。圖3-6 優(yōu)化經(jīng)濟型主電路結構為了降低成本，人們研究出了結構簡單、工作可靠、

47、使用元件少的TSC投切開關的主電路結構。在圖3-6所示主電路中，圖(a)用2只晶閘管和1只二極管組成主電路電子開關，稱為”2+1”電路，圖（b)和圖（c)分別用2只晶閘管和2只二極管構成主電路電子開關，稱為“2+2”電路?！?+1”電路結構是電容器組接成星型，星點處用1只晶閘管和1只二極管接成三角型。工作時，電路通過二極管給兩相電容器預充電至一半的峰值線電壓，在電源線電壓負、正峰值時觸發(fā)晶閘管，在任意時刻均有兩只管子導通，每只管子導通角為240°。三個元件的關斷時間不同，關斷時元件端電壓也不同，二極管為3倍的線電壓，2只晶閘管分別為3.5倍或2倍的線電壓?！?+2”電路是在三相電源的

48、兩相上分別用1只晶閘管和1只二極管反并聯(lián)連接組成三相開關電路，電容器組接成三角型也可以接成星形。該電路的工作原理與“2+1”電路相似。一相晶閘管和二極管承受3.5倍電源線電壓，另一相承受3倍線電壓。晶閘管重投時，需要考慮電容器的殘壓，系統(tǒng)電壓與電容器殘壓相等時刻（允許有小差值），就是晶閘管投入的觸發(fā)時刻。由于電容器兩端的電壓不能突變，當系統(tǒng)電壓與電容器殘壓的差值較大時，觸發(fā)晶閘管會產(chǎn)生很大的沖擊電流，將損壞晶閘管。增大串聯(lián)電抗器可以降低沖擊電流，或選擇大的晶閘管。這需要增加投資。為了確定觸發(fā)的合適時刻，可選擇脈沖序列作為晶閘管的觸發(fā)信號。無論電容器殘壓有多高，它總是小于系統(tǒng)電壓幅值，在一周期中

49、，晶閘管總有處于零壓或反壓的時刻。選擇晶閘管承受反壓的時刻作為觸發(fā)脈沖序列的開始時刻，這樣晶閘管由反壓轉為正向偏置時就自動進入平穩(wěn)導通狀態(tài)。3.4晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)的研究與設計近些年，晶閘管投切補償電容器裝置（TSC)較好的解決了用接觸器投切無功補償電容器裝置存在的問題。由于晶閘管是無觸點開關，其使用壽命可以很長，而且晶閘管的投入時刻可以精確控制，能做到快速無沖擊的將補償電容接入電網(wǎng)，大大降低了對電網(wǎng)的沖擊，保護了補償電容器。所以其得到了廣泛的應用。無功補償裝置系統(tǒng)結構無功補償裝置硬件結構如圖3-7所示，從三相母線上引出電壓信號和電流信號接入控制裝置，其中引入的電壓信號需要先經(jīng)過變壓器進行調(diào)壓進入

50、控制裝置后，由控制裝置對輸入的電壓信號和電流信號進行采集、控制、通信等任務，而后輸入到晶閘管控制電路觸發(fā)脈沖到可控硅，以有效地控制可控硅及時、準確地進行無功補償?？刂蒲b置的系統(tǒng)硬件結構如圖3-8所示，輸入進的電壓信號和電流信號將分別流進電壓采集前置電路和電流采集前置電路，以完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集任務，具體地說就是采集傳感器輸出的模擬信號并轉換成計算機能夠識別的數(shù)字信號，然后送入計算機進行相應的計算和處理,得出所需的數(shù)據(jù)。電壓采集前置電路和電流采集前置電路唯一的不同就是電流采集前置電路需要先經(jīng)過電流變電壓電路完成電流到電壓的轉變。再進入A/D采樣最后輸入進計算機，由計算機對信號進行處理后，輸出到以上

51、的晶閘管控制電路。圖3-7系統(tǒng)硬件控制圖圖3-8無功補償控制電路結構圖晶閘管觸發(fā)電路的作用是產(chǎn)生符合要求的門極觸發(fā)脈沖，保證晶閘管在需要的時刻由阻斷轉為導通。觸發(fā)脈沖的參數(shù)包括脈沖電壓和脈沖電流，設計時還應考慮脈沖的陡度和后沿波形，脈沖的相序和相角以及與主電路的同步關系，同時還應考慮門控電路與主電路的絕緣隔離問題和抗干擾、防止誤觸發(fā)問題。由于晶閘管是半控器件，導通后觸發(fā)脈沖失去控制作用，為了減小損耗，多采用單脈沖或脈沖序列。晶閘管觸發(fā)脈沖和觸發(fā)電路應滿足以下要求：1.觸發(fā)脈沖的寬度應保證晶閘管可靠導通。觸發(fā)脈沖的寬度應能保證陽極電流上升到大于擎住電流。由于晶閘管的開通過程只有幾微秒，若觸發(fā)電流

52、小于擎住電流，幾微秒后觸發(fā)脈沖消失時晶閘管不能維持導通而關斷，因此對脈沖寬度有一定要求。2.觸發(fā)脈沖應有足夠的幅度，觸發(fā)電路所提供的觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流的幅度應大于產(chǎn)品目錄所提供的可觸發(fā)電壓和可觸發(fā)電流，從而保證晶閘管可靠觸發(fā)，但不得超過規(guī)定的門極最大允許觸發(fā)電壓和最大允許觸發(fā)電流，實際觸發(fā)電流可整定為3-5倍的額定觸發(fā)電流。3.觸發(fā)脈沖應有足夠的輸出功率，并能方便獲得多個輸出脈沖。每相中多個脈沖的前沿陡度不要相差太大。為了獲得足夠的觸發(fā)功率，在控制電路中通常需要功率放大電路。4.觸發(fā)脈沖形式的要求：（1)晶閘管觸發(fā)電路必須保證加在晶閘管門極上是一個對陰極為正的觸發(fā)脈沖。（2)觸發(fā)脈沖的寬度可以

53、調(diào)制，以便得到寬脈沖、窄脈沖或脈沖序列等。也可采用對寬脈沖進行高頻調(diào)制，得到脈沖序列。（3)觸發(fā)脈沖應與主電路同步，觸發(fā)信號與電源電壓保持固定的相位關系，避免導通時的沖擊。（4)觸發(fā)脈沖的移相范圍應滿足主電路的要求。5觸發(fā)電路應有良好的抗干擾能力、溫度的穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離。晶閘管的誤導通往往是由于干擾信號進入門極電路引起的，因此需要在觸發(fā)電路中采取屏蔽等抗干擾措施，以防止誤觸發(fā)。晶閘管觸發(fā)方式的分析根據(jù)控制系統(tǒng)的投切命令，選擇合適的時刻產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，驅動晶閘管導通。晶閘管的驅動對控制補償支路投入時的涌流起著關鍵作用，若觸發(fā)時機不當，會產(chǎn)生接近支路本身固有頻率的涌流，這個涌流對裝置本身的

54、元件以及用電設備的正常運行產(chǎn)生不良影響，頻繁投切時可能造成元件的燒毀。若電容器投入電網(wǎng)時的殘壓與晶閘管導通時的電網(wǎng)電壓相差較大，由于電容器的端電壓投入前后不能突變而產(chǎn)生很大的沖擊電流，很可能損壞晶閘管或給電網(wǎng)帶來高頻沖擊。要使電容器投入時不引起涌流沖擊，必須選準晶閘管觸發(fā)的理想時刻，即保證晶閘管導通時電網(wǎng)電壓與電容器殘壓大小相等、極性一致。晶閘管端電壓過零觸發(fā)方式電容器殘壓的不確定性使晶閘管電壓不能根據(jù)電網(wǎng)電壓來計算，可采用檢測晶閘管兩端電壓過零時刻驅動晶閘管。原理圖見圖3-9。晶闡管兩端的電壓相等（電位差為零)即確定電網(wǎng)電壓與電容器殘壓相等時，觸發(fā)晶閘管。圖3-9 零電壓觸發(fā)原理框圖在圖3-

55、9中，晶閘管兩端電壓經(jīng)電阻降壓后送入光電耦合器，交流電壓瞬時值與電容器相等時晶閘管上的電壓為零，零電壓檢測電路輸出一脈沖，與投切指令相與后啟動觸發(fā)電路，觸發(fā)相應晶閘管?？紤]到濾波電抗器的影響，以及電容器對系統(tǒng)電壓的影響，晶閘管端電壓可能存在沒有零點的情況，在這種情況下，選擇晶閘管端電壓最接近零時刻驅動晶閘管。檢測晶閘管端電壓過零信號電路設計繁瑣，在高壓裝置中實現(xiàn)困難，對10kV無功補償晶閘管觸發(fā)電路不建議采用此種方法。電網(wǎng)峰值電壓觸發(fā)方式晶閘管在電網(wǎng)電壓的正或負峰值時觸發(fā)導通投切電容器組。晶閘管觸發(fā)同步電路輸入信號取自電網(wǎng)電壓信號，經(jīng)同步變壓器降壓后，電阻限流驅動光電耦合器，提供同步信號。這種

56、方式信號隔離，系統(tǒng)可靠性高，動作速度快。但對觸發(fā)電路有嚴格的相序要求，應設計相序錯電路功能，當錯誤觸發(fā)時，晶閘管有很大沖擊電流，能引起電網(wǎng)電壓畸變，瞬間相序破壞，用此功能閉鎖晶閘管，保護主電路。電網(wǎng)峰值電壓觸發(fā)方式，采樣回路中宜設計濾波功能，濾除電路諧波，提高出發(fā)時刻的準確性。該種觸發(fā)方式結構復雜，但調(diào)試安全，運行直觀可靠。3.5晶閘管觸發(fā)電路的設計及仿真晶閘管觸發(fā)電路的結構主要有同步電路、移相電路、脈沖產(chǎn)生電路及功率放大電路構成。其結構框圖如圖3-10所示。圖3-10晶閘管觸發(fā)電路的結構框圖同步電路的功能是保證觸發(fā)脈沖每次產(chǎn)生的時刻，都能準確地對應主電路電壓波形的某一時刻如電壓過零時刻或峰值

57、電壓時刻等。即保證觸發(fā)脈沖和主電路電壓同步。通常采用的方法是將主電路的電壓信號直接引入或通過同步變壓器或經(jīng)過阻容移相電路引入作為觸發(fā)同步信號。移相控制電路的功能是調(diào)節(jié)觸發(fā)脈沖發(fā)生的時刻（即調(diào)節(jié)控制角的大?。?，常用鋸齒波與給定信號電壓比較進行移相控制。脈沖產(chǎn)生電路是觸發(fā)電路的核心，功能是產(chǎn)生一定功率（一定幅值和脈寬）的脈沖信號。常用的有單結晶體管自激振蕩電路、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路和集成觸發(fā)電路等。若觸發(fā)驅動的晶閘管的容量較大，則要求觸發(fā)脈沖有較大的輸出功率。若產(chǎn)生脈沖的功率不夠大，則要增加脈沖功率放大環(huán)節(jié)。通常采用由復合管組成的射極輸出器進行功率放大或采用強功率觸發(fā)脈沖電源。同步信號檢測電路圖3-11同步信號檢測電路同步信號是無功補償系統(tǒng)的時基，所有計算都依賴該信號來對時一旦同步出錯，整個系統(tǒng)運行就會出錯。同步信號的功能是提供電網(wǎng)基波相位參考，提供晶閘管觸發(fā)角的相位參考，起定時作用。如圖3-11所示由電網(wǎng)檢測到的同步電壓信號經(jīng)同步變壓器降壓后經(jīng)過帶通電路濾波，由LM158構成的放大器轉換成方波信號，由電容進行微分，再由TVD限幅，經(jīng)過放大電路的整形，二極管的選向最后由非門輸出信號。555定時器是