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　　2 TSC系统仿真

　　2.1 系统总体设计

　　为了深入地分析晶闸管投切电容器动态无功补偿系统的工作情况，特别是对于10kV高压系统，电容器需要经过变压器接入电网，本文基于Simulink/MATLAB对10kV高压无功补偿装置进行了仿真[6-7]。

　　图4 晶闸管投切电容器仿真原理图

　　Fig.4 Simulation of the TSC system

　　图4为10kV高压三相无功补偿装置系统仿真原理图。考虑到投切电容前后负载侧电压变化很小，因此使用三相可编程电压源产生恒定的10kV线电压为三相阻感负载供电，假设当前配电网负载有功功率为1200kW，无功功率为1200kvar，功率因数为0.707。在负载端通过并联三相变压器，降压接入四组晶闸管投切电容器，变压器二次侧线电压为市电380V。补偿电容采用混合编码方式，电容容量分别为100kvar、200kvar、400kvar和400kvar。由此全部投入最大补偿容量为1100kvar，可以实现以100kvar为级差的无功容量补偿。

　　2.2仿真波形

　　(a) 变压器二次侧电压波形

　　(b) 晶闸管两端电压波形

　　(c) 电容两端电压波形

　　(d) 电容电流波形

　　图5 投切前后A相波形

　　Fig.5 Waveforms of phase A

　　(a) 总线电压波形

　　(b) 总线电路波形

　　(c) 总线无功功率

　　(d) 总线功率因数

　　图6补偿前后总线波形

　　Fig.6 Waveforms of bus

　　第一组电容投切前后A相电压、电流波形如图5所示。可见，装置实现了电容在晶闸管两端电压过零时刻投切。由于投切电容没有串联小电感，投切瞬间存在涌流，但是涌流的幅值只相当于电容正常工作状态下的电流峰值，从而证明了电压过零投切的可行性。

　　投切前后总线波形如图6所示。总线的感性无功功率由1250kvar下降到约100kvar左右，功率因数接近于1，电流幅值明显减小，证明装置的补偿效果良好。

　　以上仿真为器件参数设置在较为理想情况下进行，晶闸管的通态阻抗为10-3欧姆，导通压降为1V，因此电流波形近似为正弦波。

　　若增大晶闸管的通态阻抗和导通压降，电容电流波形和总线电流波形分别如图7和图8所示。