Principios básicos del TCR. Su estructura básica monofásica son dos tiristores antiparalelos conectados en serie con un reactor, y las tres fases están conectadas en forma de triángulo. Este circuito está incorporado a la red y equivale a un circuito regulador de tensión alterna conectado a una carga inductiva.
Según el análisis, el rango de cambio de fase efectivo del ángulo de retardo del disparador de este circuito es 90° ~ 65438° 080°. Cuando el ángulo de disparo α = 90°, el tiristor está completamente encendido y el ángulo de conducción δ = 180. El reactor conectado en serie con el tiristor equivale a estar conectado directamente a la red eléctrica, y el reactor absorbe la mayor corriente reactiva y potencia reactiva. Cuando el ángulo de retardo del disparador está entre 90° ~ 180°, la compuerta de cristal se abre parcialmente en el ángulo de apertura δ
Dado que el TCR solo puede absorber potencia reactiva cuando se usa solo, pero no puede generar potencia reactiva, para Para resolver esta pregunta, puede utilizar un condensador paralelo junto con TCR para formar un dispositivo de compensación de potencia reactiva. Según los diferentes componentes del capacitor de conmutación, se puede dividir en compensador var estático con TCR y capacitor fijo (TCR FC) y compensador var estático con TCR y capacitor de conmutación con interruptor mecánico (TCR MSC). Este dispositivo de compensación tipo TCR tiene una velocidad de respuesta rápida y una gran flexibilidad. Debido a que el dispositivo de compensación tipo TCR FC con capacitancia fija requiere que la capacidad del reactor sea mayor que la capacidad del capacitor cuando el rango de compensación se extiende desde el rango inductivo al rango capacitivo, y cuando el compensador funciona para absorber una corriente reactiva más pequeña, el reactor y condensador Ambos absorben corrientes reactivas mayores, pero simplemente se anulan entre sí. El compensador TSC MSC utiliza condensadores de conmutación de grupo para superar esta deficiencia hasta cierto punto, pero se debe evitar en la medida de lo posible la conmutación frecuente de interruptores mecánicos para reducir las condiciones de trabajo de los interruptores mecánicos.
2. Condensador conmutado por tiristor (TSC)
Principios básicos del TSC. Los dos tiristores antiparalelos en el diagrama esquemático monofásico 3.5a solo sirven para conectar el capacitor a la red o desconectarlo de la red, y el pequeño inductor en serie solo se usa para suprimir la sobrecorriente que se puede generar cuando El condensador se coloca en la red. Por lo tanto, cuando el capacitor se pone en funcionamiento, las características voltamperaje del TSC son las características voltamperaje del capacitor, como se muestra en OA en la Figura 3.5c. En la práctica, los capacitores generalmente se dividen en varios grupos, como se muestra. en la Figura 3.5b, y cada grupo es conmutado por un tiristor. De esta forma, estos condensadores se pueden conmutar según los requisitos de potencia reactiva de la red. TSC es en realidad un dispositivo de compensación dinámica de potencia reactiva que puede absorber potencia reactiva de forma intermitente. Dependiendo del número de bancos de capacitores, sus características voltamperios pueden ser OA, OB y OC en la Figura 3.5c. Cuando se utiliza TSC en un circuito trifásico, puede ser una conexión en triángulo o una conexión en estrella, las cuales están diseñadas para conmutación de grupo.
Al principio, la conmutación de grupos de condensadores se lograba principalmente mediante interruptores mecánicos, que se llamaban condensadores de conmutación mecánica (MSC). En comparación con los interruptores mecánicos, la vida útil de los tiristores es casi ilimitada y el tiempo de conmutación de los tiristores se puede controlar con precisión, lo que reduce la corriente de entrada y la dificultad de funcionamiento. Además, aunque el TSC fase TCR no puede ajustar continuamente la potencia reactiva, tiene las ventajas de no generar armónicos y pequeñas pérdidas durante el funcionamiento. Por lo tanto, el TSC se ha utilizado ampliamente en sistemas de energía, muchos de los cuales se utilizan junto con el TCR para formar un dispositivo de compensación híbrido TCR TSC.
La cuestión técnica clave de TSC es la selección del tiempo de conmutación del condensador. El principio general para seleccionar el tiempo de entrada es que el momento en que el TSC ingresa al capacitor, es decir, el momento en que se enciende el tiristor, debe ser el momento en que el voltaje de la fuente de alimentación es igual al voltaje de precarga del capacitor. Porque de acuerdo con las características del capacitor, cuando el voltaje aplicado al capacitor cambia paso a paso, se producirá una corriente de entrada que probablemente destruirá el tiristor o provocará una oscilación de alta frecuencia en la fuente de alimentación y otros efectos adversos.
3. Sistema de control del dispositivo de compensación de potencia reactiva estática
El sistema de control debe poder detectar las variables relevantes del sistema y generar los correspondientes retardos de activación del tiristor en función de los valores medidos. y los valores de entrada dados, ajustando así la potencia reactiva absorbida por el dispositivo de compensación. Por lo tanto, su sistema de control generalmente debe incluir las siguientes tres partes de circuitos:
1. Circuito de detección: detecta las variables del sistema y las variables del dispositivo de compensación necesarias para el control.
2. Circuito de control: Procesa la señal de detección y la entrada dada para obtener las características dinámicas y de estado estable requeridas.
3. Circuito de disparo: según la señal de control emitida por el circuito de control, se genera un pulso de disparo del tiristor con un ángulo de retardo de disparo correspondiente.
4. Generador de var estático
Con el mayor desarrollo de la tecnología de la electrónica de potencia, especialmente desde que el académico estadounidense L. Gyugyi propuso la teoría de compensación de potencia reactiva del convertidor, el uso de generadores de potencia variable. Poco a poco están surgiendo dispositivos de compensación estática para la compensación dinámica de la potencia reactiva basados en la tecnología de convertidores de corriente.
En 1980, Japón desarrolló el primer puente SVG autoconmutado forzado de 20Mvar. Después de más de 10 años de desarrollo, la capacidad de los generadores estáticos var ha seguido aumentando. En 1991 y 1994, Japón y Estados Unidos desarrollaron SVG de 80 Mvar y 100 mvar. La Universidad de Tsinghua y la Oficina de Energía Eléctrica de Henan desarrollaron conjuntamente el primer SVG en China con una capacidad de 300 kvar, siendo pioneros en el desarrollo de equipos de compensación SVG en mi país.
En comparación con los dispositivos SVC tradicionales representados por TCR, SVG tiene una velocidad de ajuste más rápida y un rango operativo más amplio. Después de tomar medidas como la tecnología multiplexación, multinivel o PWM, se puede mejorar enormemente. en la corriente de compensación. Más importante aún, los reactores y componentes capacitivos utilizados en SVG son mucho más pequeños que los utilizados en SVC, lo que reducirá en gran medida el tamaño y el costo del dispositivo. El rendimiento superior de SVG representa la dirección de desarrollo de los dispositivos dinámicos de compensación de potencia reactiva.
En pocas palabras, el principio básico de SVG es conectar directamente el circuito puente autoconmutado a la red eléctrica o mediante un reactor paralelo, ajustar adecuadamente la fase y amplitud del voltaje de salida del lado CA de el circuito puente, o controlar directamente la corriente del lado de CA para que el circuito absorba o libere corriente reactiva que cumpla con los requisitos para lograr el propósito de compensación dinámica de potencia reactiva.
SVG se puede dividir en tipo de voltaje y tipo de corriente, como se muestra en la Figura 3.6. El lado de CC utiliza dos componentes de almacenamiento de energía diferentes, a saber, condensadores e inductores. Para los circuitos puente de fuente de voltaje, es necesario conectar un reactor en serie para conectarse a la red. Para circuitos puente de tipo corriente, es necesario conectar un condensador en paralelo en el lado de CA para absorber la sobretensión causada por la conmutación. De hecho, debido a razones de eficiencia operativa, la mayoría de los SVG actualmente en uso utilizan circuitos puente de tipo voltaje (el siguiente contenido se refiere principalmente a circuitos puente de tipo voltaje).
Cuando el SVG funciona normalmente, convierte el voltaje del lado CC en un voltaje de salida del lado CA con la misma frecuencia que la red eléctrica encendiendo y apagando el interruptor semiconductor de potencia. Es como un voltaje. Inversor de fuente, pero con una salida lateral de CA. Enchufe a la red en lugar de carga pasiva. Por lo tanto, cuando solo se considera la frecuencia fundamental, SVG puede considerarse como una fuente de voltaje de CA con la misma frecuencia que la red eléctrica y amplitud y fase controlables. Está conectado a la red a través de un reactor de CA.
Además, para aquellos SVG con el fin de compensar la transmisión de energía, si se utiliza un condensador de almacenamiento de energía grande u otra fuente de alimentación de CC en el lado de CC, el SVG también puede proporcionar una cierta cantidad de potencia activa. a la red en poco tiempo si es necesario. Esto es muy beneficioso para el sistema eléctrico y está fuera del alcance de los dispositivos SVC tradicionales. Para el problemático problema de armónicos en los dispositivos SVC tradicionales, en SVG, se puede utilizar tecnología de multiplexación, tecnología multinivel o tecnología PWM de circuito de conversión de puente para eliminar armónicos de bajo orden y convertir corrientes armónicas de alto orden en reducidas a un nivel aceptable.
Cabe señalar que la reactancia de conexión del SVG a la red eléctrica se utiliza para filtrar los armónicos de alto orden que puedan existir en la corriente, y también juega un papel en la conexión del convertidor y la potencia. rejilla, por lo que la inductancia requerida no es grande y es mucho más pequeña que la inductancia requerida para compensar TCR y otros dispositivos SVC de la misma capacidad. Si se utiliza un transformador reductor para conectar el SVG a la red, también se puede utilizar la reactancia de fuga del transformador reductor y se reducirá aún más el reactor de conexión necesario.
Por supuesto, los métodos y sistemas de control de SVG son obviamente más complicados que los de SVC. Además, SVG requiere el uso de una gran cantidad de dispositivos de control total de gran capacidad y sus precios siguen siendo mucho más altos que los tiristores comunes utilizados en SVC. Por lo tanto, las ventajas potenciales de SVG en el costo total debido al uso de pequeños componentes de almacenamiento de energía aún no se han materializado a medida que aumentan los niveles de dispositivos y disminuyen los costos.