光伏发电场无功补偿方案技术方案

降低光伏发电接入电网对电网的影响，除了合理选择光伏电场接入电网的地点和方式，增加接入点的短路容量外，改善电场的运行性能有两个基本的途径，其一是选用性能优良的新型逆变器组，满足并网逆变器输出功率因数应能在指定范围内调节的功能；其二是在现有的光伏发电技术的基础上，通过装设灵活的调节装置来改善系统的运行性能等。本文主要对常用的无功补偿技术进行分类比较，选出适合光伏发电的无功补偿方案。

1.静止式动态无功补偿装置的分类

1.1TCR-SVC型

TCR：晶闸管控制电抗器，基于TCR的SVC，具有快速抑制（响应时间10ms）电压波动，节约能源，能平滑的控制无功负荷的允许波动，负荷稳定，但由于可控硅管和电抗器处于同一相电压之下，电压高、功率大、占地面积大、可控硅管对冷却要求严格、价格高，TCR虽然可连续调整出力，但波形呈锯齿形，是一个很大的谐波源等缺点，而且还必须和FC同时运行，所以了它的发展。

1.2MCR-SVC型

MCR：磁控电抗器，可控硅元件的功率和工作电压仅为电抗器额定功率和电压的0．5％左右。不需专门的冷却水，具有占地少、可靠性高、波形失真小、损耗少、无故障时间12年、维护简单、不要专门的维护人员、价格便宜等优点，但响应时间慢是其最大的缺点。

1.3SVG型

SVG主要采用基于电压源逆变器构成无功补偿装置，通过大功率电力电子器件的高频开关实现无功能量的变换。SVG动态无功补偿可从感性到容性连续调节，响应时间快，占地面积小，安全性高。

2.动态无功补偿装置的工作原理

2.1TCR型SVC工作原理

TCR+FC型主要由3部分构成：FC滤波器、TCR晶闸管控制电抗器和控制保护系统。通过调节晶闸管触发角的大小，控制流过电抗器的电流达到控制无功功率的目的。根据负荷无功功率的变化情况，改变电抗器的无功功率（感性无功功率）。

可调相控电抗器（TCR）产生连续变化感性无功的基本原理：

图二TCR原理及TCR电压电流波形图

如上图所示，U为交流电压，Th1、Th2为两个反并联晶闸管，控制这两个晶闸管在一定范围内导通，则可控制电抗器流过的电流i，i和u的基本波形如图二所示，可以通过控制电抗器L上串联的两只反并联晶闸管的触发角来控制电抗器吸收的无功功率的值。

2.2MCR型SVC工作原理

动态无功补偿装置（SVC）能够快速响应系统无功变化，保证系统电力的稳定。MCR型采用了自耦直流励磁和极限磁饱和工作方式，不仅使所产生的谐波大大减少，而且有功损耗低，响应速度快。

磁控电抗器具有与众不同的铁心结构，主铁芯为两半，在电源的一个工频周期内，晶闸管KP1，KP2的轮流导通起了全波整流的作用，二极管D起着续流作用。改变KP1，KP2的触发角，便可改变直流控制电流的大小，在整个容量调节范围内，只有小面积的那一段饱和，其余段均处于未饱和线性状态，通过改变小截面段和中截面段磁路的饱和程度来改变电抗器的容量。当α=170°时，半铁芯在整个时间均不饱和，电抗器磁阻很大，电感值为最大值，无功补偿容量最小；当α为一定角度时，MCR处于极限饱和状态，其工作铁芯在一个工频周期内完全饱和，磁阻达到最小值，电感达到最小值，无功补偿容量为最大。因此通过改变晶闸管触发角，可以根据负荷变化实时调节电抗器的容量值，从而改变向系统注入的无功功率，并保持功率因数在较高值。