a) 星型有中线 b）星型无中线
c)角外接法 d）角内接法
图2-2 TSC主电路拓扑图
2.3 TSC 投入时刻选取分析
2.3.1 TSC理想投切时刻
TSC 投入电容的触发时刻选取的总原则是，晶闸管开通的时刻，必须是电源电压与电容器残压的幅值和相位相同，也就是晶闸管两端电压为零的时刻。
无论电容器残压是多少，其往往都是不易测量的，所以必须通过其他一些方法来解决电容器残压测量的难题。一般来讲，希望电容器预先充电电压为电源电压峰值，而且将晶闸管的触发相位也固定在电源电压的峰值点。因为根据电容器的特性方程
ic?Cduc (2-1) dt- 8 -
图2-3 TSC理想投切时刻原理图
图 2-3 所示为两个晶闸管反并联的结构，设电源电压为es，在本次导通开始以前，电容器的端电压uc己通过上次导通时段最后导通的晶闸管VT1充电至电源电压es的峰值，且极性为正。本次导通开始时刻取为es和uc相等的时刻t1,给VT2以触发脉冲而使之开通，电容开始导通其电流ic。以后每半个周波发出脉冲轮流给VT1和VT2,直到需要切除这条电容支路。如在时刻t2，停止发脉冲，tc为零，则VT2关断，VT1因未获触发而不导通，电容器电压保持为VT2导通结束时的电源电压负峰值，为下次投切电容器做了准备。
如果在导通前电容器充电电压也等于电源电压峰值，则在电源峰值点投入电容时，由于在这一点电源电压的变化率（时间导数）为零，因此，电流ic即为零，随后电源电压（也即电容电压）的变化率才按正弦规律上升，电流ic即按正弦规律上升。这样，整个投入过程不但不会产生冲击电流，而且电流也没有阶越变化。这就是所谓的理想投入时刻。图2-3以简单的电路原理图和投切的波形对此作了说明。
晶闸管和二极管反并联的结构同两个晶闸管反并联结构类似，二极管可以给电容器充电，直到其电压为电源电压峰值为止，一旦电容电压比电源电压峰值低，二极管就会将其充至峰值电压。
2.3.2 无涌流电容器投切时刻分析
下面分析如图2-4所示的含有抑制涌流电感的电容器无涌流投入时刻。
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IUC
图2-4 单相TSC等效电路
由图可得电路的方程
u?Ldi1??idt (2-2) dtC设电源电压 u?Umsin(?t??)，投切时刻相角为?，电感的初始电流i0??i0??0，电容的初始电压为u0??u0??0，解方程可得
i?Imcos(?t??)?Imcos?cos(?0t)??0C((?2LC2?1)uc0?Umsin?)sin(?0t)/(1??LC)2 （2-3）
式中?0为电路振荡频率?0?1/LC，Im为电流稳态峰值。要使电流不出现暂态过渡过程，应同时满足电容预充电和投切初相角条件
?uc0??Um(1??2LC) ? (2-4)
?????2 电容器必须预充电至uc0 。当?LC??1时可以认为电容器需预充至电源峰值电压。可控硅必需在正弦电源电压到达峰值导通，且导通时电源电压与电容电压极性相同。当这两个条件满足时，电流由零值直接进入稳态，无过渡过程。
i?Imcos(?t??/2) （2-5） 同时满足无过渡过程投入的两个条件，在实际中是很困难的。由于系统电压波动变化，以及电容上的残压等因素，在实际中很难保证无过渡投入条件中的电容预充电条件。当投入电容器瞬间晶闸管两端电压差为零时，前述公式可以简化为
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2 i?Imcos(?t??)?Imcos?cos?t （2-6） 可以看出如投入电容器瞬间晶闸管两端压差为零，即可保证暂态电流峰值不超过稳态电流峰值的 2 倍；且当投入相位为士 90°时，恰好满足了无过渡投入电容器的条件。因此将“晶闸管两端电压为零”作为晶闸管无冲击性涌流投入电容器的判据。
2.3.3常见的触发方式
基于以上分析，常见的触发方式有以下两种：
⑴过零触发
当电源电压与电容器的残压相等时，晶闸管上电压为零，此时触发可保证晶闸管平稳导通。当 TSC 投入指令撤销时，晶闸管在电流过零时断开，直到下次发出投入指令，TSC才会在零电压时重新投入。 ⑵反压触发
一般来讲，无论电容器残压多高，总是小于等于电源电压幅值，在一个周期内，晶闸管总有处于零压或反压的时刻。利用这一点，在晶闸管承受反压时，触发脉冲序列升始，这样当晶闸管由反向转为正向偏置时就自动进入平稳导通状态。对于由 2 只晶闸管、1 只二极管组成的Y-△连接的三相投切开关的“2+1”电路“2+1”电路拓扑结构如图2-5所示。
?45?，就可以应用这种触发方式，
图2-5 2+1电路和相位触发示意图
2.4本章小结
本章分析了TSC的基本结构和工作原理，并给出了系统的拓扑结构。对TSC的补偿特性进行了深入分析。对晶闸管和电容器的连接方式进行了说明，对采取的晶闸管和二极管反并联的方式进行分析。
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3 TSC静止无功补偿稳定系统电压
3.1 TSC控制策略
对于TSC，由其基本结构和原理可知，两个反并联晶闸管只是起将电容器并入电网或从电网断开的作用，串联的小电感只是用来抑制电容投入电网时可能造成的冲击电流，在工程实际中一般将电容器分成组，每组都可由晶闸管投切，因而可根据电网的无功需求投切电容器，TSC实际上就是断续可调的发出无功功率的动态无功补偿装置。TSC虽然不能连续补偿无功，且只能输出容性无功，但凭借其成本低，运行时不产生谐波，自身能耗小等优点，近10年以来，在世界范围内其市场一直在迅速而稳定的增长。其主要缺点是对配电系统电能质量补偿能力弱随着计算机测控技术的迅速发展，先后出现了多种TSC无功补偿的控制策略，主要可以分为两种。 ⑴单一功能的控制策略
这类控制包括：按功率因数大小控制；按母线电压曲线控制；按无功功率变化控制；按昼夜时间段控制；按负载电流大小控制；按电压电流相位差控制等。
此类控制策略的方法较简单，以无功功率变化控制策略为例简要说明，其余控制策略这里不再赘述。无功功率控制是指根据测得的电压、电流和功率因数等参数，计算出应该投入的电容容量，然后在电容组合方式中选出一种最接近但又不会过补偿的组合方式，电容器投切一次到位。如果计算值小于最小一组电容器的容量(下限值)，则应保持补偿状态不变。只有当所需容量大于或等于下限值时，才执行相应的投切。 ⑵综合控制功能的控制策略
这类控制器包括：按电压、功率因数综合控制；按电压、时间综合控制；按电压、无功功率综合控制。
以电压、功率因数综合控制策略为例简要阐述，其他几种只是控制目标不同，这里不再说明。电压、功率因数控制是指根据预先设定的整定功率因数，由检测到的电网实际功率因数控制所需的补偿电容容量，电容器组投入后，只有当cos?min?cos??cos?max且电压不超过允许值时，才能运行于稳定区。
3.2 九区图法控制原理
对TSC的控制策略，传统的方式是采用九区图法。九区图控制法是将电压和无功的区域结合起来，组成一个平面，在该平面内分为9个区域。分别为:电压无功合格区，电压越上限、无功越上限，电压越上限、无功合格，电压越上限、无功越下限，电压合格、
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