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HTPQC-III型混合型电能质量柔性控制器
无功补偿方法介绍
目前主要的无功功率补偿方法有三种：TSC(投切电容器)、SVC(静止无功补偿器)、STATCOM(同步静止无功发生器)。
TSC的优点主要是结构简单、易于控制、价格较低。但它只能分组投切，也就是说是有级差的补偿，而且对负荷波动的跟踪补偿速度较慢，一般为几百毫秒甚至更长时间。
STATCOM是目前最先进的技术，它真正做到无级差连续调节、动态跟踪补偿，20ms完全跟踪负荷的变化而进行补偿，但是由于电力电子器件的应用，该设备的成本较高，我公司基于此技术已开发出HTPQC-II型电能质量柔性控制器。
SVC也能做到无级差连续调节，而且该设备在高压、大容量方面比STATCOM更易于实现，成本也相对比STATCOM低；但是，SVC会引入大量谐波，同时它又将大量电容并入电力系统，容易引起系统谐振，另一方面，对低压中小容量的SVC设备，如果同时考虑滤除其引入的谐波，那么SVC的成本并不比STATCOM低。因此SVC比较适合应用于高压大容量的场合，在低压配电网中，SVC在技术和成本两方面都没有优势。
HTPQC-III型混合型电能质量柔性控制器介绍
综合考虑STATCOM的技术优势和TSC的价格优势，北京华腾开元电气有限公司研制出HTPQC-III型混合型电能质量柔性控制器，它是将TSC和HTPQC-II型电能质量柔性控制器(STATCOM)并联运行、统一综合控制，利用TSC补偿无功功率的比较稳定的部分，利用HTPQC-II型电能质量柔性控制器补偿无功的波动部分，同时抑制谐波并平衡三相负载，从而实现无功功率的无级差和动态跟踪补偿，并消除谐波、平衡负载。
HTPQC-III型混合型电能质量柔性控制器的功能
● 动态、无级差的无功补偿
HTPQC-II型电能质量柔性控制器可以做到从零到最大容量(正、负最大)的无级差连续调节，与TSC并联后，由它来弥补TSC的级差，仍然可以保证无级差补偿，并且与TSC相比大大提高了相应速度；
● 补偿三相负荷不平衡
在380V低压配电网中，大量单相负荷的应用使得负荷三相的功率、电流都不相同，零线电流较大，HTPQC-II型电能质量柔性控制器可以有效的消除负序和零序分量，使得从供电侧看系统三相平衡；
● 抑制电流谐波，消除干扰
目前的380V低压配电网中，变频器、直流电机、节能灯、电脑、变频家用电器等节能设备大量使用，使得电网污染严重，一些精密仪器受到干扰或因谐波而损坏，传统的TSC无功补偿器往往因谐波而损坏甚至引起系统谐振，HTPQC-II型电能质量柔性控制器可以有效的消除系统谐波，既减小了干扰，又可以保证TSC设备的正常使用，有效的提高功率因数。
HTPQC-III型混合型电能质量柔性控制器的优越性
与其它补偿设备相比，HTPQC-III型混合型电能质量柔性控制器具有如下优势：
● 功能全面
同时具有无功补偿、谐波治理、三相负载平衡三大功能
● 性能优越
其性能的优越性又可分为几个方面：
1.无功补偿效果好,无级差补偿,理论上可以将功率因数补偿到1,工程上可以保证功率因数达到0.95；
2.动态相应速度快,20ms可跟踪负荷变化进行补偿；
3. 不会与系统谐振,还能抑制系统谐振和谐波干扰,使TSC和HTPQC-II型电能质量柔性控制器二者的长处都得到充分发挥
4.电容器的补偿容量与电压的平方成正比,而HTPQC-II型电能质量柔性控制器的输出容量与电压关系不大。
● 价格适中
完全使用HTPQC-II型电能质量柔性控制器可以确保补偿效果，但造价很高，尤其应用在无功补偿场合，与TSC相比其性价比较低；而完全使用TSC，虽然价格较低，但其应用越来越受限制，已经明显显现初技术的落后；而我们所研制的HTPQC-III型混合型电能质量柔性控制器在性能上达到了HTPQC-II型电能质量柔性控制器的标准，但价格却远低于HTPQC-II型电能质量柔性控制器，与TSC相比虽然价格仍然较高，但其性能又远远优于TSC，因此性价比较高，是目前低压配电网电能质量治理领域的一个较优的选择。
设计举例
在HTPQC-III型混合型电能质量柔性控制器的设计中，HTPQC-II型电能质量柔性控制器和TSC所占的比例应当根据现场负荷信息进行针对性的配置。
比如说，某车间最大无功需求为300kVar，有可能在大部分时间内，它的无功需求在240kVar～300kVar之间波动，那么就可以配备270kVar的电容器，然后由30kVar容量的HTPQC-II型电能质量柔性控制器调节波动部分即可实现无级差动态跟踪补偿；而在另外一些场合，可能负荷波动很大且很频繁，比如工厂里吊运货物的行车，运行时负荷很大，停运时负荷几乎为零，那么这种情况下我们可以配置等容量的HTPQC-II型电能质量柔性控制器和TSC，比如150kVar的HTPQC-II型电能质量柔性控制器和150kVar的TSC，从而实现从0至300kVar的无级差动态调节。
针对供电公司下辖的配电变压器，比如给居民小区等供电的台变或箱变，其容量等级以315kVA、400kVA、630kVA居多，如果按照30％无功补偿容量的比例进行无功补偿设备的配置，则分别需要约90kVar、120kVar、180kVar的无功补偿设备，同时考虑配电网的运行状况复杂，负荷波动较大且三相不平衡严重，从而可以采用45kVar的HTPQC-II型电能质量柔性控制器+45kVar的TSC、60kVar的HTPQC-II型电能质量柔性控制器+60kVar的TSC、90kVar的HTPQC-II型电能质量柔性控制器+90kVar的TSC的方案进行补偿。
补偿原理的实验验证
实验在没有电力负荷的情况下进行。通过投入一组或两组电容器造成无功过补，然后由并联的HTPQC-II型电能质量柔性控制器吸收过补的无功。
● 第一种工况：
负荷没有任何无功需求，但投入了一组30kVar的电容器造成无功过补，并联的HTPQC-II型电能质量柔性控制器吸收过补的无功。系统接线图如下：
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| 图1 实验系统接线图 |
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| 图2 (a)电容器投入 | (b)电容器切除 |
由此可以看出，HTPQC-III型混合型电能质量柔性控制器的动态响应速度很快，不超过20ms，而且装置内部HTPQC-II型电能质量柔性控制器与TSC配合良好，HTPQC-II型电能质量柔性控制器有效的吸收了TSC引起的无功过补。
● 第二种工况：
负荷没有任何无功需求，但投入了一组30kVar的电容器，另一组30kVar的电容器在频繁自动投切，造成无功过补并且在频繁波动，并联的HTPQC-II型电能质量柔性控制器吸收过补的无功。系统接线图如下：
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| 图3 实验系统接线图 |
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| 图4 (a)有两组电容器时 | (b)有一组电容器时 |
由此可以看出，在过补的无功量不同的情况下，HTPQC-III型混合型电能质量柔性控制器内部的HTPQC-II型电能质量柔性控制器都能有效的吸收过补的无功量，具备真正的连续动态调节无功功率的功能。
现场运行效果展示
HTPQC-III型混合型电能质量柔性控制器在河南安阳钢铁集团第二炼钢厂的应用实例。该厂的问题是功率因数偏低，低于0.7，但由于大量变频器的使用，使得负荷中含有丰富的谐波，导致TSC无法正常运行。使用混合型动态电能质量综合补偿装置后，谐波、无功的问题都得到了有效的解决。
根据测量结果，图5反映的是补偿前的负荷电压、电流波形，电流5次谐波40A，7次谐波30A，功率因数约0.67，图6是投运HTPQC-II型电能质量柔性控制器后的电压、电流波形，谐波得到有效抑制，功率因数基本不变(此处的控制策略是HTPQC-II型电能质量柔性控制器只补偿谐波不补偿无功)，图7是进一步投运TSC后的电压、电流波形，功率因数提高到0.91，电流值由850A左右降低至640A左右。
可见，在此处的补偿中，HTPQC-II型电能质量柔性控制器发挥了其谐波治理的优势，而TSC发挥了其无功补偿的优势，二者配合实现了高效、经济的电能治理治理。
图5 电压和负荷电流波形
图6 投入HTPQC-II型电能质量柔性控制器后电压和系统电流波形
图7 再投入TSC后电压和系统电流波形
