[发明专利]一种晶闸管交流无触点开关投切电容器时触发导通方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制晶闸管触发导通的方法，更具体地说，涉及一种晶闸管交流无触点开关投切电容器的无功动态补偿装置（简称：SVC-TSC）时，其触发导通方法，即晶闸管触发脉冲控制角α的安全、简便确定方法。

背景技术

无功动态补偿装置是电网中不可缺少的设备，它不仅可以减少电网损耗，提高线路输电能力，更重要的是可以减少电压波动，提高电网质量和安全可靠性。旧有的无功动态补偿，是在发电厂或区域中心变电站装设进相机（旋转电机）。另外，在35KV及10KV变电所装设由真空断路器投切无功补偿电容器的固定无功补偿。我国经济快速增长，电网也快速发展，旧有的无功补偿装置，性能和规模均不能满足电网要求。上世纪70年代后期，我国开始成套引进静止式无功动态补偿装置（简称SVC），以晶闸管控制电抗器型（简称SVC-TCR）为主。本世纪以来，我国从引进到国内制造的静止式无功动态补偿装置，主要有下列几种，其主要性能、存在问题和使用范围简介如下：

（1）SVC-TCR型——晶闸管控制电抗器型无功动态补偿装置。技术上成熟可靠，无功输出量可根据电网负荷变化的需要连续调节，动态响应时间可达10 ms。存在问题是补偿装置本身存在一定量谐波，因此，SVC-TCR型无功动态补偿装置，是由相同电容量的一套滤波器（FC）和一套晶闸管控制的电抗器（TCR）组成，设备多，投资及本身损耗较大。在我国实际使用在冲击负荷大，负荷本身又产生谐波的变电所，如钢铁企业的轧钢、电炉炼钢变电所，地铁及牵引变电所等处。

（2）可控串联补偿装置（TCSC），是将补偿电容器串联在高压输电线路中，补偿电容器并联有晶闸管控制的电容抗器支路。技术性能先进，可快速、连续控制线路串联补偿度。增强系统稳定性，提高线路输送能力，灵活调节潮流分布，抑制次同步谐振，阻尼功率震荡，降低短路电流等。主要用在220KV以上的超高压、长距离、重负荷的输电线路上。

（3）SVG无功动态补偿装置。是静止式无功发生器，当负荷消耗感性无功时，经检测控制SVG，使其产生等量的容性无功，当负荷变化时，SVG输出无功量跟踪变化，响应时间可达5ms，这样，就不需要电网给负荷输送无功，电网损耗最小，此外，SVG还可以对电网的谐波、不平衡等电能质量问题进行多功能综合补偿，实现有源谐波（APF）的功能。可以说，SVG是理想的无功动态补偿装置。该装置在理论上成熟，小容量SVG装置国内外已生成供货，我国已成套供货世界上电压最高、容量最大的10KV、20Mvar SVG无功动态补偿装置。但其功率单元、控制板等核心元器件都是国外引进的。因此，推广使用SVG的障碍是大功率高频可关断元件（IGBT）生产不过关，价格昂贵。目前，只是在一些重点，特殊项目中使用。

（4）SVC-TSC型——晶闸管交流无触电开关投切电容器型无功动态补偿装置。投切电容器时，无合闸涌流，无操作过电压，补偿装置本身不产生谐波。缺点是：分级调节无功补偿容量；动态响应时间较慢，响应时间为20 ms左右。但对占全国变电所70%以上的一般工业和民用变电所所需的无功动态补偿，技术性能完全可以满足要求。

但目前国内外SVC-TSC型无功动态补偿装置，使用领域仅限于低压（AC380/220V）小容量（每回路10~50KVar，每套装置80~400 KVar）范围内使用。不能推广使用的原因之一，是晶闸管触发脉冲控制较复杂。三相全控桥式整流电感负载的触发脉冲控制角α的变化范围是0°~90°，三相全控桥式整流——逆变电路触发脉冲控制角α的变化范围是0°~（180°-β），其中β角是最小逆变角，脉冲宽度为60°（一般用双脉冲）。晶闸管交流无触点开关投切电容器，触发脉冲控制角α的具体角度值，大学教材“晶闸管变流技术”中没有说明，有关刊物也没有介绍。理论上，电容电流的相位比加在电容器上电压的相位超前90°，同时，电容器的特性是阻止其端电压变化，当电压变化率                                                时，电容电流为零。目前晶闸管交流无触点开关投切电容器时触发导通方法主要有如下两种：

（1）现在使用的低压小容量晶闸管交流无触点开关投切电容器时，都是检测晶闸管阳极和阴极的两端电压，也是电容器上电压和线路电压差，当电压差过零时触发导通，有的就利用阳极和阴极间电压差，经二极管判别后，直接接至晶闸管的控制极触发晶闸管。此种触发方式线路简单，但电容器电流波形有缺口（3°~5°电流断续），有谐波分量，大电流、高电压的晶闸管交流无触点开关上不能使用；