1 SVC電壓調節器工作原理設計

SVC電壓調節器的主要作用是處理測量到的系統變量，產生一個與補償所需無功功率成正比的輸出信號。電壓調節器可根據SVC的具體應用，采用不同的控制變量和傳遞函數來實現。

電壓調節器的PI型調節器的傳遞函數如下：

式中：KV為電壓凋節器的穩態增益；TV為電壓調節器的積分時間常數。KV和TV具體數據在對整個系統進行仿真優化后確定。

電壓調節器的作用過程可描述為：將測量所得到的控制變量與參考信號Vref相比較，然后將誤差信號輸入到控制器的傳遞函數，控制器輸出一個標幺值電納Bref相比較，這個信號的大小應可以使控制誤差減小，并達到穩態誤差為零，然后電納信號Bref被傳送到觸發脈沖發生電路。SVC電壓調節器與SVC控制系統的原理圖如圖1所示。

2 電壓調節器綜合控制策略

一般在工程中控制器設計以閉環負反饋控制為主，控制法主要是比例積分型，本文采用文獻提出的閉環PI調節與其他加權控制策略的電壓調節器綜合控制策略，設計SVC的電壓控制器。

當母線電壓與電壓參考值存在差值，調節器傳遞函數由三部分按不同的比例系數加權組成：

第一部分傳遞函數為·0.1；第二部分為傳遞函數為；第三部分為PI算法傳遞函數為10+75/s，三部分加權系數分別為0.1，0.5，0.7。這種加權控制策略如圖2所示。

圖中，Bref是BTCR的參考等效電納值。由BTCR得到BSVC的計算結果為：

3 SVC主電路軟件仿真結果

本文以Matlab Version 7.0為平臺，在Simulink仿真環境下，以SimPowerSystems電力系統模塊庫為工具，對三相TCR電路及TCR與濾波器構成的SVC電路進行仿真分析。其中電壓調節采用上述PI與其他傳遞函數加權控制策略。觸發模塊的核心是同步六脈沖發生器(Synchroniz ed 6-Pulse Generator)。通過Vab，Vbc和Vca三個電壓測量模塊對電源的線電壓進行實時測量，并將測量結果送入同步六脈沖發生器中，然后同步六脈沖發生器就可根據線電壓和指定的觸發角生成與電壓過零時刻有固定相位差的六脈沖信號，并經Pulse Y模塊分開，分別送往三相TCR去觸發晶閘管。電源線電壓有效值為100 V，頻率為50 Hz，TCR電感值為1 mH，仿真算法采用Ode23tb變步長模式解法。給定觸發角時要注意圖中晶閘管觸發角的有效作用范圍為90°≤α≤180°。 圖3為采用示波器模塊Wavel觀測到的當計算得到觸發角為120°時二次側線電壓、電流和TCR每相電流的波形以及一次側電壓、電流波形。

同時，利用Simulink中的有效值測量模塊(RMS)以及傅里葉分析模塊(Fourier)可以測定電流的總有效值和基波及任意次諧波的幅值。下面通過powergui模塊對波形進行諧波分析。圖4所示是觸發角為120°時變壓器二次側的線電壓波形分析。可以看出因為變壓器的影響，使得二次側線電壓中含有了5，7，11，13等次的諧波，線電壓波形產生畸變，但諧波較小，總諧波畸變率為4.18%，因而畸變并不很明顯。

從圖4可以看出，一次側電流波形與二次側電流波形相比發生了變化，這是因為二次側電流中除基波外還含有奇次諧波，而變壓器對基波和各諧波的影響不同，使得疊加之后的一次側電流與二次側電流不同。另外，一次側電壓波形是正弦，而二次側的電壓波形雖然仍近似于正弦但卻有一些畸變，這是因為諧波電流在變壓器上產生了畸變電壓，從而影響了變壓器二次側的電壓波形。從仿真結果可以看出，所設計的SVC裝置電壓調節器可以保證電壓的實時調節，并通過無功功率調節使諧波畸變得到明顯改善且諧波分量較小。4 實驗驗證

將電壓調節器設置為閉環PI加其他加權控制模式，當系統35kV電壓發生變化時，觀察投入SVC調節器前后系統電壓的變化。試驗結果如圖5所示。(計算所得觸發角為120°，與仿真結果作比較)

由圖5可以看出，閉環控制電壓可以實時控制母線電壓，補償無功功率，根據電納計算得的TCR晶閘管觸發角計算正確，閉環控制策略有效。

5 結語

對電力系統進行合理的無功補償可以減少線路的電壓降，穩定負載端電壓，減少功率損耗和提高電壓的功率因數。通過對靜止無功補償器(SVC)電壓調節器控制策略的分析，設計了基于電壓差值加權控制策略的電壓調節器，采用閉環PI與其他加權控制策略結合的傳遞函數計算SVC裝置等效電納。并通過電路仿真模型驗證算法并進行諧波分析。最后通過閉環的物理-數字仿真系統對所設計的電壓調節器進行功能測試和研究。