该计算方法中除积分过程和电压方均根的计算过程是需要测量周期外,其余计算都是通过瞬时值计算完成的。电压方均根的计算可以通过滑动窗计算瞬时获得,滑动窗周期可以是20ms,也可以是10ms,甚至是5ms。三相瞬时无功功率的积分过程同样可以是20ms、10ms,甚至是5ms。因此计算速度大大提高,同时具有三相平衡化功能,可以补偿负载电流中的负序电流。SVC控制系统的控制策略也可采用矢量控制的三相动态无功补偿开环控制策略和电压闭环PID控制策略的综合控制方式。既大大提高无功动态补偿响应时间,又增加母线电压稳定性。将开环无功控制和闭环电压控制相互综合,以加权的形式,对各自计算获得的补偿电纳乘以加权系数,获得综合的补偿电纳,得出晶闸管触发角(见图3)。这种控制策略集中了开环无功和闭环电压控制的综合效果,响应速度快且稳定性好。
2.2 晶闸管阀组控制触发方式的改进
SVC通过三相晶闸管阀组来控制电抗器,晶闸管电流为零时才能自然关断,这就决定了SVC的控制模式最短也必须以半周波(10ms)触发晶闸管一次的周期进行。可关断器件如IGBT、GTO等则采用全控的方式,触发控制周期可以缩短到控制器的一个采样周期(不到1ms),这也是SVC较STATCOM等装置动态响应速度慢的主要原因。另外,目前SVC控制器往往利用前一周波电网电压、电流的采样结果计算三相触发角,在下一周波电压过零点开始计数,达到触发角度后对晶闸管进行触发,晶闸管控制电抗器的触发角范围最大为90°～180°,从各相的0°开始计数,90°以后触发,前90°的等待时间也使SVC响应时间延迟了5ms。以电压波形来描述:
SVC控制器以20ms为周期进行晶闸管触发角计算(见图4),在AB相第二个电压正向过零点(即uAB的0°),对前20ms三相电压、电流信号的AD采样结果进行计算,获得AB、BC、CA三相触发角,并分别赋予三相触发计数器。三相触发计数器在随后各相的0°、180°开始计数,并在各相的90°、270°以后开始触发。根据此周波的计算结果,最快开始计数的触发角度在AB相的0°,最慢开始触发计数角度在AB相的300°(uCA的180°)。最快触发时刻在AB相的90°,最慢触发计数角度在AB相的390°(即uCA的180°,uAB下一周波的30°),这样才能完成一个完整的触发过程。因此,触发时刻距计算时刻的最短时间是AB相,5ms,最长触发时间是CA相,21.666ms。计算时间的延时按计算周期的一半计算,即20/2=10ms。则该控制方法的最短响应时间为10+5=15ms,最长响应时间为10+21.666=31.666ms。在此期间电网的状态变化,SVC控制器无法进行反应。其平均动态响应时间可以推出:T=(15+31.666)/2=23.33(ms),以一次三相负载阶跃突变为例,如发生在AB相前一周波的180°处,则到三相都开始响应,正反向开始补偿到位为止,时间最短15ms,最长21.666ms。其最快动态响应时间就是21.666ms。
