固定电容器可控晶闸管无功补偿装置 (FCTCR)附simulink仿真

matlab科研助手

于 2025-07-21 12:24:36 发布

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🔥 内容介绍

在电力系统中，无功功率的平衡与稳定对电网的安全、经济运行至关重要。无功功率不足或过剩会导致电压波动、功率因数降低、线损增加等问题，影响电力设备的正常运行和电力供应质量。固定电容器可控晶闸管无功补偿装置（FCTCR）作为一种重要的动态无功补偿设备，通过固定电容器（FC）与可控晶闸管控制电抗器（TCR）的有机结合，能够灵活调节无功输出，有效改善电力系统的运行特性。本文将深入探讨 FCTCR 的结构组成、工作原理、性能特点及应用场景。

一、FCTCR 的基本结构组成

FCTCR 主要由固定电容器组（FC）、可控晶闸管控制电抗器（TCR）、滤波装置、控制与保护系统四部分组成，各部分协同工作实现无功补偿功能。

固定电容器组（FC）是提供容性无功功率的核心部件，通常由多组并联的电容器组成，其容量根据系统的基波无功需求确定。电容器具有成本低、损耗小、响应迅速的特点，能够在额定工况下提供稳定的容性无功，补偿系统中的感性无功损耗，提高功率因数。为避免电容器在投切过程中产生过大的涌流和过电压，FC 通常会串联小电抗，同时小电抗还能抑制谐波电流，保护电容器安全运行。

可控晶闸管控制电抗器（TCR）由反并联的晶闸管对与电抗器串联构成，是调节感性无功功率的关键组件。电抗器一般采用空心电抗器，具有线性特性好、损耗低的优点。通过控制晶闸管的导通角，可改变电抗器的电流有效值，从而调节其输出的感性无功功率。当晶闸管全导通时，电抗器电流最大，输出感性无功最大；当晶闸管关断时，电抗器无电流，输出感性无功为零，实现感性无功的连续可调。

滤波装置主要用于抑制 TCR 运行过程中产生的谐波。由于 TCR 通过控制晶闸管导通角调节电流，其电流波形为非正弦波，会产生大量的奇次谐波（如 3 次、5 次、7 次等），若不加以抑制，会污染电网，影响其他设备正常工作。滤波装置通常由 LC 滤波器组成，调谐于特定的谐波频率，可有效吸收谐波电流，降低谐波对电网的影响。

控制与保护系统是 FCTCR 的 “大脑”，负责实时监测电力系统的运行参数（如电压、电流、功率因数、无功功率等），根据设定的控制目标计算所需的无功补偿量，并生成相应的晶闸管触发脉冲，调节 TCR 的感性无功输出，使 FC 与 TCR 的总无功输出与系统需求匹配。保护系统则用于检测装置内部的故障（如过电流、过电压、晶闸管故障等），并在故障时快速动作，切断相关回路，保护设备安全。