无功补偿电容器两种投入电网方式仿真分析

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摘要：

利用MATLAB软件对投入电网的无功补偿电容器突发的冲击电流进行仿真，比较了零电压以及在任意电压时刻的晶闸管投入到电网时的电流波形，并对两波形进行了对比分析，得出了零电压时刻投入更加优越。

关键词：

MATLAB；波形；仿真

中图分类号：

TB

文献标识码：A

文章编号：1672-3198（2014）18-0191-02

随着电网技术的发展，电网中的无功负载的容量也不断的增加，而大量的无功功率在电网中传输会降低电能的质量和利用率，并且畸变的波形产生的谐波也对电网造成了极大的危害，因此，对于电压的安全经济运行，无功补偿装置就起到了非常重要的地位。

1 无功补偿原理

关于无功补偿的原理，可以利用图1来解释，在没有进行无功补偿之前，整个系统的视在功率（S）较大，从而实际中所占的容量也大。补偿电容器加入了以后，功率因数角φ减到φ′，因此功率因数也从cosφ升高为cosφ′。从以下的图中可得出，在补偿前后的有功功率（P）不变，但整体系统的视在功率减小到s″，若电源处是变压器，则就能减小变压器所需要的容量，因此提升了设备的利用率。

此仿真系统由两部分组成即主电路以及控制电路。由单相交流电源、晶闸管模块、补偿电容器以及阻感负载（RL）四部分组成了主电路，电流表（CM）用来测量主电路中的电流，而电压表VM和VM1分别用来测量负载两端和晶闸管两端的电压，阶跃信号发生器用来模拟实际投入的控制信号。

两个反相并联的晶闸管组成了晶闸管的模块，对此晶闸管模块封装后加入到主电路模型，并与补偿电容器进行了串联。而在控制模块中，晶闸管电压及控制信号组成了其输入信号，两个反相并联的晶闸管的触发信号组成了其输出信号。当阶跃信号从0突变为1的时，等晶闸管两端的电压信号变成0的时刻，继而形成了晶闸管的触发信号，晶闸管因此导通，补偿电容器也投入到了电网中。

此模型如图3。

在图5中，共有四个波形图，由下到上分别为系统导通控制信号波形、晶闸管两端电压波形、负载两端电压的波形和电流波形图。当横坐标为0.065时，需将电容器组投入到电网时，即导通控制信号从0变至1后，等检测到晶闸管的两端电压信号变为0V时，晶闸管就导通了。从图可知，冲击波形并未出现在系统电流波形中，与图1对比，系统电流一直按照正弦规律变化且在±0.5A的范围内。因此得知，0时刻导通可成功的防止电容器在投入到电网的过程中形成冲击电流。

此外，从波形图也得出，电容器在未投入电网前，系统的电压和电流波形有一定程度的相位差，电压超前于电流。但在电容器投入到电网后，电压和电流的相位差为0°。从而达到了有效的无功补偿效果。

4 结论

本文形成了晶闸管投切电容器的控制模型，比较了零电压时刻的投切与任意时刻投切时对电网造成的冲击电流的程度，从而验证了在零电压时刻投切电容器组的明显优点。无功补偿器大部分用于配网中，所以要频繁进行投切。对各种因素进行综合后，采取检测晶闸管两端的电压后，两端的电压是零时，晶闸管触发导通，这就可有效的避免在投入的过程中对电网造成的冲击。

参考文献

[1]汪云峰.配电网中的无功补偿技术[J].水电工程技术，2008，（1）.

[2]何一浩，王树民.TSC动态无功补偿技术述评[J].中国电力，2010，（10）.