在制作電網無功補償和諧波濾波裝置前，首先需要了解負載的電氣特性，針對該負載配置補償裝置，補償裝置投入后，對于補償裝置的運行參數，電網的補償效果以及補償裝置的安全性進行計算機仿真和校核。使得補償裝置的運行滿足國標的要求。

　　由于負載的多樣性，補償裝置的多樣性，計算機仿真涵蓋全部負載全部補償裝置很困難。通過最基本的晶閘管整流裝置控制的直流負載仿真，了解仿真技術的基本原理，基本方法.同時介紹FC+TCR電路的基本原理和公式。

　　對于晶閘管控制的直流機電路，仿真軟件首先建立負載運行的數學模型，它包括晶閘管觸發角α，重疊角γ的付氏級數展開式的模型[2]，晶閘管觸發角α，重疊角γ的求法由“可控硅電路”教科書中查出。

　　Id:為負載直流電流;

　　IL:為負載交流電流

　　由此求出包括基波及各次諧波的有功、無功電流。某負載為例，對負載、濾波器、電網仿真結果與實測結果進行諧波分析對照。負載仿真結果與實測結果進行諧波分析對照(見表1)。

　　2.2濾波器投入的仿真與實測對照

　　對于高通濾波器線求出阻抗值在求出導納值

　　Yhp：高通濾波器的等效導納

　　Zhp：高通濾波器的等效阻抗

　　2.3電網運行的仿真與實測對照

　　我們知道，電網有其短路阻抗，即存在電網電抗Xk值，在一定負載下電網電抗有一個電壓下降值。當濾波器投入后，吸收了

　　無功和諧波，使電網總電流下降，由此引起負載端電壓上升。此上升值使晶閘管觸發角后移，引起負載電流變化。這個變化電流又將影響濾波器電流，基波電流引起電網電壓變化，各次諧波分別作為電流源作用于濾波電路和電網電抗Xk上。諧波電路計算，依據線性電路原理，電網的電壓源短路為零，求出各個濾波回路的電導G和電納B后，各個電導相加得到總電導，各個電納相加得到總電納，由總電導、總電納得到總導納，總導納的導數為總阻抗。In次諧波流過總阻抗產生諧波電壓，諧波電壓加到濾波回路和電網上產生相應的諧波電流。濾波器和電網電抗Xk參數均是頻率的函數，各次諧波單獨計算其在濾波電路及電網電抗Xk上的電流、電壓值，再將數值進行矢量疊加(SQR[∑(I*I)]、SQR[∑(V*V)])，求出其總的電流、電壓值。見電網運行的仿真程序框圖。

　　另外, 在晶閘管控制的負載停止運行時，系統還有其它負載在工作，也產生諧波，我們稱之為背景負載。

表3電網運行的仿真與實測對照

　　這樣，將電網諧波實測值減去背景負載電網諧波，再與仿真結果進行比較(見表3)，數值相當，說明我們的仿真結果是正確的。

　　2.4諧振仿真

　　為了避免濾波器與電網發生諧振或者諧波電流放大，我們專門仿真了諧振曲線。我們知道，諧振時虛部為零，即電抗為零或電納為零(串聯諧振或并聯諧振)。為此我們作出了濾波器與電網系統間并聯諧振時電納曲線和對背景諧波的串聯諧振時電抗曲線，(見圖3)。圖中橫坐標刻度線為50Hz的1,2,3…倍頻率。凡曲線在某個倍頻過零點時(即與刻度線相交)表示在某次諧波可能發生諧振, 若未過零點時(即與刻度線不交)，則說明不會發生諧振，系統是安全的。曲線1是濾波器與電網系統間并聯諧振時電納曲線，橫坐標上

圖3 仿真諧振曲線圖

　　3. FC+TCR電路

　　TCR電路導通角 和無功功率QTCR的計算公式如下：

　　式中， 為TCR電路的觸發角;U為電網線電壓。