开关变流器型电压和相角调节器优化方案

图6-49a所示的采用全控型开关管的三相桥电压源变流器，已将其输出电压串接在线路上。如果变流器直流侧有直流电源E，且E可以与变流器交换有功功率P，则变流器通过向电网输出串联补偿电压与电网交换有功功率和无功功率。

图6-49 开关变流器型相角调节器

图6-49a中补偿电压使线路首端电压改变为，如果超前的角度为β，且V_seff=V_s，则补偿电压仅将移动一个相位角β并不改变线路首端电压V_s的大小，这时图6-49所示的补偿器被称为开关变流器相角调节器。它与图6-39b和图6-40中已分析的传输线路特性相同。输电线传输功率由线路阻抗，线路首端电压V_seff=V_s和末端电压V_r的大小，以及滞后的相位角（δ+β）三个运行参数决定。因此，仅使线路首端电压移相β角后，传输功率P_r、Q_r、ΔP_r、ΔQ_r仍为是式（6-19）。

由图6-49b相量图可知，移相角为β，则变流器输出的补偿电压的数值也是

V_β=2V_s sin（β/2）=2Vsin（β/2） （6-18A）

β=2arcsin（V_β/2V） （6-18B）(https://www.xing528.com)

超前的角度为

ρ=180°-θ=180°-（90°-β/2）=90°+β/2

如果要求移相器将移相β角，则变流器应按式（6-18A）输出电压V_β，同时补偿电压的相位应超前。图6-49a中，检测电源电压V_s（t）的相位ωt+δ，与ρ相加，得到的相位角（即ωt+δ+ρ）。控制电压源变流器使其输出电压为V_β、的相位比相位超前ρ=90°+β/2，即可使变流器成为移相β角的相角调节器。

由图6-49b可看到，移相电压与线路电流I·相位差并不是90°，因此移相器的变流器与电网有有功功率交换，所以变流器直流侧必须有直流电源E。