礦井供電系統(tǒng)SVC控制策略研究

康文光

摘 要：本文對礦井供電系統(tǒng)SVC的常用控制策略進行了研究，主要包括開環(huán)控制策略、閉環(huán)控制策略以及綜合控制策略，并對現階段SVC主流控制方法進行了對比分析，討論了下階段SVC控制策略的發(fā)展方向，為礦井供電系統(tǒng)SVC控制策略的選擇提供了良好的借鑒。

關鍵詞： 礦井系統(tǒng)；SVC；控制策略

1 引言

礦井供電系統(tǒng)裝設SVC裝置的目的是通過對無功功率的連續(xù)調節(jié)來實現裝設點電網電壓的恒定或保持電壓節(jié)點的功率因數為設定值。為實現這一功能，SVC裝置需配備相應的控制系統(tǒng)。

SVC裝置常用的控制形式有開環(huán)控制、閉環(huán)控制和綜合控制三種方式。隨著近幾年來的發(fā)展，還不斷衍生出諸如模糊控制、基于瞬時無功功率理論和卡爾曼濾波算法的控制策略，但各有利弊。

新的控制策略固然可以提升電能質量調節(jié)裝置的性能，但是相應成本的提高，以及帶來的更加復雜的控制結構，也增大了控制器的實現難度，原有的單片機已經不能滿足需要，從而DSP技術被廣泛的應用到SVC裝置中。

2 SVC控制策略研究現狀

2.1 開環(huán)控制策略

開環(huán)控制的特點是響應速度快、能快速跟蹤負荷的無功需求變化，一般響應時間可控制在10～20ms，但控制精度較差，多用于負荷就地補償，特別是當補償器用于消除電壓波動時多用此方式控制，其基本控制形式如圖1所示。

控制系統(tǒng)根據被測負荷電壓、電流采樣輸入信號和補償器的特性，利用電納計算器計算出所需的補償電納值，再通過導通角計算器計算出所需的晶閘管導通角大小。

因晶閘管的導通角與被它控制的TCR基波電納成非線性關系，因此還必須通過一個線性化網絡使得TCR基波電納與控制信號之間的關系變?yōu)榫€性的。

2.2 閉環(huán)控制策略

閉環(huán)控制的特點是控制精度高，但響應時間較長，多用于線路補償，其基本形式如下圖2所示。

控制系統(tǒng)通過測量元件測量裝置裝設點的實際電壓，將此電壓與裝置的參考電壓（此電壓與裝置所要維持的電壓值相對應）作比較，產生一個電壓偏差信號，這個信號經過放大后送往導通角計算器，以決定晶閘管導通角的大小，該信號經過線性化網絡處理后再通過觸發(fā)脈沖發(fā)生器產生相應的的觸發(fā)脈沖，改變TCR的基波電納，最終使得裝置裝設點的實際電壓達到所要求的值。

2.3 綜合控制策略

綜合控制策略是開環(huán)控制和閉環(huán)控制的結合，常用于系統(tǒng)既要求補償裝置響應速度快，又要求能將某些電網參數維持在規(guī)定水平的場合。譬如SVC裝置用于負荷補償（維持電壓在一定水平），同時要求將總體的平均功率因數調整到某個給定值，相應的控制形式如圖3所示。

在這種情況下開環(huán)響應速度快，響應速度約為20ms，而閉環(huán)控制響應速度慢，大約為1s。

3 SVC控制策略的發(fā)展

目前，對SVC的研究主要集中在控制策略及方法、無功電流檢測以及補償電納計算、優(yōu)化等方面，至于釆用何種控制方法與SVC的設計方案及其控制裝置密切相關。研究及應用比較廣泛的控制方法有：PID控制、空間矢量控制、模糊邏輯控制、人工祌經網絡（ANN）等。

以上新的控制策略固然可以提升電能質量調節(jié)裝置的性能，但是相應成本的提高，以及帶來的更加復雜的控制結構，也增大了控制器的實現難度，傳統(tǒng)的單片機已經不能滿足需要，取而代之的是功能更加強大的工控機，從而數字信號處理技術（Digital Signal Processing-DSP）被廣泛的應用到SVC裝置的控制中來。

根據被控物理量的不同，SVC裝置又可以分為功率因數、無功功率和多參量綜合等幾種方式。同時不少學者也積極討論了SVC安裝地點對提高電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的問題，提出了一種采用向量場正規(guī)形理論，以非線性參與因子為依據，確定SVC安裝位置的新方法?？傊?，學術界的廣泛討論無疑為無功補償控制技術的更加優(yōu)化、更加智能、更加高效、更加穩(wěn)定指明了方向和手段。

4 總結

本文對礦井供電系統(tǒng)SVC的常用控制策略進行了研究，主要包括開環(huán)控制策略、閉環(huán)控制策略以及綜合控制策略，并對現階段SVC主流控制方法進行了對比分析，討論了下階段SVC控制策略的發(fā)展方向，為礦井供電系統(tǒng)SVC控制策略的選擇提供了良好的借鑒?！?/p>

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