矿井供电系统SVC控制策略研究.docxVIP

?

?

矿井供电系统SVC控制策略研究

?

?

康文光

摘要：本文对矿井供电系统SVC的常用控制策略进行了研究，主要包括开环控制策略、闭环控制策略以及综合控制策略，并对现阶段SVC主流控制方法进行了对比分析，讨论了下阶段SVC控制策略的发展方向，为矿井供电系统SVC控制策略的选择提供了良好的借鉴。

关键词：矿井系统；SVC；控制策略

1引言

矿井供电系统装设SVC装置的目的是通过对无功功率的连续调节来实现装设点电网电压的恒定或保持电压节点的功率因数为设定值。为实现这一功能，SVC装置需配备相应的控制系统。

SVC装置常用的控制形式有开环控制、闭环控制和综合控制三种方式。随着近几年来的发展，还不断衍生出诸如模糊控制、基于瞬时无功功率理论和卡尔曼滤波算法的控制策略，但各有利弊。

新的控制策略固然可以提升电能质量调节装置的性能，但是相应成本的提高，以及带来的更加复杂的控制结构，也增大了控制器的实现难度，原有的单片机已经不能满足需要，从而DSP技术被广泛的应用到SVC装置中。

2SVC控制策略研究现状

2.1开环控制策略

开环控制的特点是响应速度快、能快速跟踪负荷的无功需求变化，一般响应时间可控制在10～20ms，但控制精度较差，多用于负荷就地补偿，特别是当补偿器用于消除电压波动时多用此方式控制，其基本控制形式如图1所示。

控制系统根据被测负荷电压、电流采样输入信号和补偿器的特性，利用电纳计算器计算出所需的补偿电纳值，再通过导通角计算器计算出所需的晶闸管导通角大小。

因晶闸管的导通角与被它控制的TCR基波电纳成非线性关系，因此还必须通过一个线性化网络使得TCR基波电纳与控制信号之间的关系变为线性的。

2.2闭环控制策略

闭环控制的特点是控制精度高，但响应时间较长，多用于线路补偿，其基本形式如下图2所示。

控制系统通过测量元件测量装置装设点的实际电压，将此电压与装置的参考电压（此电压与装置所要维持的电压值相对应）作比较，产生一个电压偏差信号，这个信号经过放大后送往导通角计算器，以决定晶闸管导通角的大小，该信号经过线性化网络处理后再通过触发脉冲发生器产生相应的的触发脉冲，改变TCR的基波电纳，最终使得装置装设点的实际电压达到所要求的值。

2.3综合控制策略

综合控制策略是开环控制和闭环控制的结合，常用于系统既要求补偿装置响应速度快，又要求能将某些电网参数维持在规定水平的场合。譬如SVC装置用于负荷补偿（维持电压在一定水平），同时要求将总体的平均功率因数调整到某个给定值，相应的控制形式如图3所示。

在这种情况下开环响应速度快，响应速度约为20ms，而闭环控制响应速度慢，大约为1s。

3SVC控制策略的发展

目前，对SVC的研究主要集中在控制策略及方法、无功电流检测以及补偿电纳计算、优化等方面，至于釆用何种控制方法与SVC的设计方案及其控制装置密切相关。研究及应用比较广泛的控制方法有：PID控制、空间矢量控制、模糊逻辑控制、人工祌经网络（ANN）等。

以上新的控制策略固然可以提升电能质量调节装置的性能，但是相应成本的提高，以及带来的更加复杂的控制结构，也增大了控制器的实现难度，传统的单片机已经不能满足需要，取而代之的是功能更加强大的工控机，从而数字信号处理技术（DigitalSignalProcessing-DSP）被广泛的应用到SVC装置的控制中来。

根据被控物理量的不同，SVC装置又可以分为功率因数、无功功率和多参量综合等几种方式。同时不少学者也积极讨论了SVC安装地点对提高电力系统电压稳定性的问题，提出了一种采用向量场正规形理论，以非线性参与因子为依据，确定SVC安装位置的新方法。总之，学术界的广泛讨论无疑为无功补偿控制技术的更加优化、更加智能、更加高效、更加稳定指明了方向和手段。

4总结

本文对矿井供电系统SVC的常用控制策略进行了研究，主要包括开环控制策略、闭环控制策略以及综合控制策略，并对现阶段SVC主流控制方法进行了对比分析，讨论了下阶段SVC控制策略的发展方向，为矿井供电系统SVC控制策略的选择提供了良好的借鉴。■

参考文献

[1]杨兴武.链式多电平STATCOM控制技术与系统实现研究[D]：上海：上海交通大学，2011.10：2-9，39-40.

[2]A.Sattar，A.Al-Durra，S.M.Muyeen.DynamiccharacteristicsanalysisofwindfarmintegratedwithSTATCOMusingRTDS[C].ElectricalPowerQualityandUtilisation，2011：1-6.

[3]吕志盛，闫立伟，罗艾青，等.新能源发电并网对电网电能质量的影响研究[J].华东电力，2012，40（2）：