无功电流幅值检测原理电路框图

　　 基于上述原理的无功电流幅值检测原理电路框图如图3所示。来自电压互感器的电压信号u和电流互感器的电流信号i经过低通滤波器（LPF）滤波后由过零脉冲发生电路产生电压正向过零脉冲信号，作为采样保持器的采样开关信号，于是采样保持器的输出就是无功电流幅值。

　　 由图2可知，il=ic+is ，如果使iq=ic ，则实现了xx补偿。由

（7）

（8）

　　可得

（9）

　　 △C即为全补偿所需投切的电容量。若△C为负，则是切除相应容量的电容器；反之，则应投入相应容量的电容器。

　　4 零电压投入问题

　　在电容器切除后重新投入时，若晶闸管导通（电容器接入电网）时的电网电压与电容器残压相差较大，就会由于电容器上的电压不能突变，而产生很大的电流冲击（合闸涌流），这一冲击很可能损坏晶闸管，或给电网带来高频冲击。为了使电容器投入时不引起涌流冲击，必须选准晶闸管触发的理想时刻，即保证晶闸管导通时电网电压与电容器残压大小相等、极性一致，这就要预先测知电容器残压，但这通常不太容易做到。为解决这一问题，可考虑以下方案：

　　（1）加放电电阻。每次切除电容器后，通过专门的放电电阻对电容器放电，使电容器残压接近为零，晶闸管在电网电压过零时投入。这一方案要增加无功补偿装置的成本，并且电容器切除后自动接入放电电阻的电路也较复杂。

　　（2）电容器预充电。投入电容器之前对其预充电，充电到电网电压的峰值，在电网电压峰值时触发晶闸管。这种方法将使主电路变得很复杂，并且延长了电容器的投入时间。

　　（3）主电路采用晶闸管与二极管反并联方式。如图1b所示方案中，电容器投入前其电压总是维持在电网电压的峰值，一旦电容器电压比电网电压峰值有所降低，二极管都会将其电压充电至电网峰值电压。只要在电网电压峰值时触发晶闸管，就可避免电流冲击。

图4 零电压触发原理框图

　　 （4）检测晶闸管两端电压的零电压触发方式[3]。由于电容器残压的不确定性，晶闸管上的电压是一个不能根据电网电压计算的值，但可通过检测晶闸管两端（阳极和阴极）的电压来确定电网电压与电容器残压是否相等。当检测到晶闸管两端电压相等（电压差为零）时，触发晶闸管。其原理电路原理框图如图4所示。

　　图4中，晶闸管两端电压经电阻降压送到光电耦合器，当交流电压瞬时值与电容器残压相等时晶闸管上电压为零，零电压检测电路输出一个脉冲，该脉冲与 TSC投入指令相“与”后启动触发电路，去触发相应的晶闸管。

　　5 晶闸管触发电路

　　TSC无功补偿装置的控制系统由80C196KB单片机、信号检测电路、晶闸管触发电路、以及其人机接口电路等部分组成。图5是触发电路的原理框图。

图5 触发电路的原理框图

　　同步脉冲形成电路的作用是xx电网频率不稳定造成的触发误差。如果在单片机中以工频周期20ms作为产生触发脉冲信号的时间基准，由于电网频率不稳定，将会产生触发误差。同步脉冲形成电路能保证使晶闸管触发脉冲信号与电网工频信号同步。如图5所示，电网工频电压信号经锁相环锁相后再次形成50Hz工频信号，然后进行过零比较，整形输出，送入单片机HSI.0端口，输出的控制信号为HS0.0端口在软件定时控制下产生与电源同步的可移相的脉冲信号，此脉冲信号与单片机的P1.0～5端口输出的信号组合后，经脉冲变压器驱动，{zh1}分别送给主电路中6个晶闸管的门极，触发相应的晶闸管。