隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和現(xiàn)代化技術(shù)的進步，電力網(wǎng)負荷急劇增大，對電網(wǎng)感性無功要求也與日懼增。特別是如可逆式大型軋鋼機、煉鋼電弧爐等沖擊負荷、非線性負荷容量的不斷增加，加上普遍應(yīng)用的電力電子和微電技術(shù)，使得電力網(wǎng)發(fā)生電壓波形畸變，電壓波動閃變和三相不平衡等，產(chǎn)生電能質(zhì)量降低，電網(wǎng)功率因數(shù)降低，網(wǎng)絡(luò)損耗增加等不良影響。近年發(fā)展起來的靜止型無功補償裝置(static var compensator，下簡稱SVC)是一種快速調(diào)節(jié)無功功率的裝置，已成功的應(yīng)于冶金、采礦和電氣化鐵路等沖擊性負荷的補償上。而晶閘管控制電抗器型(稱TCR型)SVC用晶閘管控制線性電抗器實現(xiàn)較快、連續(xù)的無功功率調(diào)節(jié)，由于它具有反應(yīng)時間快(5~20ms)，運行可靠，無級補償、分相調(diào)節(jié)，能平衡有功，適用范圍廣和價格便宜等優(yōu)點。TCR裝置還能實現(xiàn)分相控制，有較好的抑制不對稱負荷的能力，因而其應(yīng)用最廣。尤其是在冶金行業(yè)中，使用例子也最多。
TCR＋FC型SVC是SVC裝置最主要的型式，它的基本構(gòu)成包括：閥組、冷卻系統(tǒng)、相控電抗器、控制系統(tǒng)、濾波器組。其中控制系統(tǒng)是SVC裝置的核心，SVC補償功能的實現(xiàn)、安全穩(wěn)定的運行、與其它設(shè)備的協(xié)調(diào)以及人機交互都是靠控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。
1. TCR+FC 型SVC 系統(tǒng)的組成及控制原理
TCR+FC 型SVC 系統(tǒng)的組成如圖1 所示，一般由TCR、濾波器(FC)及控制系統(tǒng)組成。通過控制與電抗器串聯(lián)的兩個反并聯(lián)晶閘的導(dǎo)通角，既可以向系統(tǒng)輸送感性無功電流，又可以向系統(tǒng)輸送容性無功電流。該補償器響應(yīng)時間快(小于半周波)，靈活性大，而且可以連續(xù)調(diào)節(jié)無功輸出，缺點是產(chǎn)生諧波，但加上濾波裝置則可以克服。
圖1 TCR+FC 型SVC 系統(tǒng)的組成
2. SVC 控制系統(tǒng)設(shè)計
使用SIMATIC TDC（SIMATIC 技術(shù)和驅(qū)動控制，SIMATIC Technology andDrives Control）自動系統(tǒng)，可以實現(xiàn)極為復(fù)雜的閉環(huán)控制和廣泛的通訊任務(wù)。極其適用于軋鋼廠或鋼鐵廠等工廠應(yīng)用。SIMATIC TDC 是一種領(lǐng)先技術(shù)的子機架系統(tǒng)（基于機架的系統(tǒng)），可最多安裝21 塊模塊。獨特的組態(tài)方式，所需計算性能、數(shù)字量、模擬量、增量編碼器和絕對值編碼器以及串行接口可以根據(jù)應(yīng)用的需求相互組合。通過使用一個高性能的64 位背板總線，將SIMATICTDC 子機架中的所有模塊相互連接，可實現(xiàn)一個絕對高效的同步的多處理器系統(tǒng)。
圖2 SIMATIC TDC 控制系統(tǒng)
SIMATIC-TDC 采用的是實時操作系統(tǒng)(固定時隙25μs)，采樣速度很快(最短100μs)，強大的循環(huán)處理，高達5 種采樣時間(T1~T5)。能夠進行處理周期性中斷(T0)和非周期性中斷(I1~I8 八級中斷)任務(wù)。基于基本采樣時間T0，可以定義5種采樣時間的周期中斷任務(wù)(T1~T5)以處理不同實時性要求的任務(wù)。
基于SIMADYN-D/SIMATIC-TDC 的SVC 控制系統(tǒng)以SIMADYN-D/SIMATIC-TDC為核心，閥基電子單元(VBE)采用DSP+CPLD 來實現(xiàn)對于SVC 系統(tǒng)的高速控制。
SIMADYN-D/SIMATIC-TDC 實現(xiàn)的主要任務(wù)：
·進行信號的采集和處理.
·實現(xiàn)SVC 的控制算法.
·實時計算TCR 觸發(fā)角.
·實現(xiàn)SVC 系統(tǒng)的開停機控制.
·實現(xiàn)晶閘管冷卻系統(tǒng)的監(jiān)控.
·對晶閘管狀態(tài)進行監(jiān)控. 對微機保護裝置進行通信.
·對主電路進行監(jiān)控。
SIMATIC-TDC 采用雙CPU 結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)SVC 控制系統(tǒng)的功能。圖3 為SVC 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3 SVC控制系統(tǒng)示意圖
圖4 SVC控制原理圖
將SIMATIC-TDC 應(yīng)用于SVC 控制系統(tǒng)可以大大提高SVC 裝置的性能和可靠性,同時該控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單合理、可以實現(xiàn)多種復(fù)雜的控制算法的高速運算、提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。
3. 應(yīng)用案例天津津濱輕軌有限公司、首鋼秦皇島板材有限公司、青島四方-龐巴迪-波爾鐵路運輸設(shè)備公司等多項實際SVC 工程的應(yīng)用證明該方案的可行性和實用性。
