针对现在煤矿供电体系中非线性负荷无功耗费大，谐波污染严峻的问题，该文介绍了一种混合型无功补偿及滤波计划TCR+TSF，剖析了该计划的原理结构、作业方法和操控体系，此外还评论了TSF支路的投切时刻，终究经过MATLAB对该计划进行仿真，仿真成果验证了计划的有用性。
TCR+TSF计划的整体结构和作业原理
TCR+TSF设备是一种特别的TCR+TSC型混合停止无功补偿器，它一般由一组相控电抗器和几组滤波支路组成，为了使3次谐波不流入电网，TCR支路和TSF支路均选用三角形衔接。它所发生的谐波次数包含5，7，11，13，…，在一般的电路中，11次以上的谐波含量对体系的影响很小，因而，这次计划首要完结5次，7次，11次谐波的滤除。在此，咱们把滤波器分为：两组5次TSF支路，一组7次TSF支路，一组11次TSF支路，依据体系不同的无功状况，投切不同组态的TSF支路。需求留意的是：若有多个TSF支路进行投切时，必须由低次向高次顺次投入，而在切除时刚好相反，必须由高次向低次顺次切除。别的，TCR支路的容量应该稍大于TSF支路的容量，这样可以确保体系无功功率的滑润调理。图1所示是TCR+TSF补偿设备的整体结构图。
图1 TCR+TSF补偿设备的整体结构
TCR+TSF设备的根本作业原理是：首要依据体系需求补偿的无功功率量，投入必定数量的TSF支路，因为投入的TSF支路容量必定，可能会呈现过补偿，然后经过调理TCR支路的无功功率来补偿部分过补偿的容性无功功率。假如断开TCR支路仅投入一切TSF支路，设备会输出最大的容性无功 QCmax；而假如只是投入TCR支路（
=0），设备会输出最大的理性无功功率QLmax。
在TSF支路中，一般选用两个反向并联的晶闸管和体系相连，可是这样会约束滤波器快速频频地投切。考虑操作和本钱的要素，本文计划选用一个晶闸管和一个二极管反向并联的接线方法完结操控。TSF支路的作业方法是：晶闸管未导通时，二极管先导通，体系给电容器充电，抱负状况是电容器两头电压充电到体系峰值电压，此刻体系电压的改动率为零，触发晶闸管导通，TSF支路开端作业［8］。从上面的剖析可以看出，投入TSF支路时，电容器两头电压现已和体系电压相同抵达了峰值。因而，晶闸管导通后，不会呈现%&&&&&%充放电振动现象，完结滤波支路的快速投入和切除。TSF支路选用三角形衔接方法，晶闸管选用过零触发，尽量减小投切TSF支路时的电流冲击和对煤矿供电体系的影响。
TCR+TSF计划的操控体系
操控体系可以分为操作和显现界面、状况监测、操控器和维护等几个部分。其间，操控器是操控体系的中心。操控器选用DSP作为主控芯片，选用TI DSP 2812，使用DSP运算速度快、精度高的特色，确保了信号的实时性和运算的准确性。此外，编写操控算法，由DSP完结，确认出应当输出的TCR相位信号和TSF投切指令，送到各自独立的触发板，并依据DSP主操控板同步信号发生给TCR和TSF的触发脉冲信号。
操控器可分为3个部分的电路：电网信号检测电路、操控电路和TSF过零触发电路。电网信号检测电路收集电网中电压和电流信号，经过核算快速检测出煤矿供电体系无功功率的改动，依据需求补偿的无功功率值，投入对应的TSF支路，再核算体系容性无功功率，经过操控TCR触发推迟角α完结动态滑润调理无功功率的意图，终究在补偿无功功率的一起到达滤除谐波的作用。图2所示是操控体系结构图。
图2 TCR+TSF操控体系结构图
TSF支路投切时刻剖析
TSF支路投切的关键在于晶闸管触发时刻的选取，研讨标明，TSF支路最佳投切时刻是晶闸管两头的电压为零的时刻。TSF支路要求在晶闸管电压过零点触发，在这里选用实时从电网电压取得同步信号来判别电压过零点，由软件算法完结。每一个周期采样128个点（依据DSP处理器的定时器发生采样周期，每个周期为156.25μs，即采样频率是6.4kHz），对采样信号进行核算，找出峰值点（即晶闸管电压过零点），投切恰当组态的TSF支路。整个进程可分为2部分：电网电压频率的检测和峰值点的捕捉。
检测电网电压频率是为了坚持和电网电压同步，削减实践电网频率动摇引起的非同步采样发生的剖析差错。在三相电路中，基波的频率应该为50Hz，但在实践状况中，频率不可能坚持在50Hz，因而需求依据电网频率的变化，来相应地改动采样距离，这样才干做到等距离的采样和准确的丈量［9］。要使采样距离随电网频率的变化而实时调整，可先测得电网信号周期，然后依据每周期采样点数N，核算出每次采样距离Ts，以Ts作为采样步长，完结等时刻距离采样。为完结这一进程，经过零检测电路将电压采样信号整构成方波，送到TMS320F2812(＄16.0312)的捕获引脚CAP1，捕获单元1对方波的上升沿进行捕获，经过丈量两次跳变的时刻距离即可取得信号周期T，然后得到信号频率。设采样点数为N，可得采样距离，以Ts作为下一周期的采样距离，完结盯梢采样。此外，将信号进行128倍频构成的高频脉冲列作为ADC发动信号，以使得采样数据更为准确。图3所示是过零检测电路。
图3 过零检测电路
它实践上是一个由LM339(＄0.0760)组成的电压比较器，当供电电压为3.3V时能输出0～3.3V的同步方波，该方波衔接DSP的CAP1引脚，经捕捉模块1处理可完结对电网电压频率的实时盯梢。经过对128个采样点的核算比较，找出其间的最大值点，即为体系信号峰值点，在峰值点投切恰当组态的TSF支路。每过一个基频周期在峰值点投切时，再依据电网电压频率值对峰值点进行批改，这样可以确保投切峰值点和电网电压一向坚持同步。
本文对TCR+TSF型混合无功补偿及滤波计划的结构、作业原理和操控体系做了介绍，TCR+TSF一起具有 TCR和 TSF的长处，可以有用地完结无功补偿和谐波按捺的功用，处理电压动摇和谐波电流大的问题，是一种比较抱负的改进煤矿供电体系电能质量的计划。仿真成果标明，TCR+TSF型混合无功补偿及滤波计划可以满意矿井提升机的无功需求，有用按捺谐波，提高了电网功率因数，在煤矿供电体系中有宽广的使用远景。
