低压动态无功补偿装置开发平台设计

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1、第一章绪论21.1课题研究的背景及意义21.2国内外研究动态和趋势31.2.1目前无功补偿装置的不足31.2.2无功补偿装置的现状31.2.3动态无功补偿的发展趋势51.3无功补偿装置的选择61.3.1控制投切装置的选择61.3.2控制方式的选择61.4当前无功补偿装置分类101.5本章小结12第二章动态无功补偿关键技术研究132.1无功补偿原理132.2无功算法的选择162.2．1公式法172.2.2移相法172.2.3积分法182.2.4基于FFT的无功功率测量法182.3晶闸管的触发原则192.4晶闸管投切电容器理论202.4.1晶闸管器件及其串联技术的应用研究20

2、2.4.2晶闸管器串并联技术研究222.5本章小结24第三章新型TSC系统的保护部分设计253.1电容器保护253.1.1过压保护253.1.2缺相保护253.1.3欠压保护253.1.4过流保护253.1.5谐波保护253.2晶闸管保护过压过流保护263.3其他保护263.3.1控制器电源单元异常263.3.2冷却系统保护263.3.3丢脉冲保护273.4本章小结27第四章系统硬件设计284.1DSP控制系统实现284.1.1TMS320F2812主要功能简介284.2系统基本原理和硬件总框图344.3系统功能模块354.3.1信号变换及调理模块354.3.2AD采样模

3、块364.3.3锁相同步采样电路374.3.4电源模块384.3.5人机对话模块394.3.6通讯模块404.3.7其他辅助模块414.3.8逻辑电平转换模块434.3.9可控硅驱动模块434.3.10补偿电容器过载电流调理电路444.4系统抗干扰考虑454.4.1干扰源454.4.2抑制干扰源454.3本章小结46第五章软件设计与实现47第六章总结48参考文献49致谢50第一章绪论1.1课题研究的背景及意义近年来，随着我国国民经济GDP(国民生产总值)的不断增长，我国的电力工业也有了长足的发展。同时电力网中的无功问题也已逐渐引起人们的广泛关注，这是由于随着电力电子技术的

4、飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛。而大多数电力电子装置的功率因数很低，它们所消耗的无功功率在电力系统所输送的电量中占有很大的比例。无功功率增加会导致电流的增大，设备及线路的损耗增加，导致大量有功电能损耗。同时使功率因数偏低、系统电压下降。无功功率如果不能就地补偿，用户负荷所需要的无功功率全靠发、配电设备长距离提供，就会使配电、输电和发电设施不能充分发挥作用，降低发、输电的能力，使电网的供电质量恶化，严重时可能会使系统电压崩溃，造成大面积停电事故。电网电压质量通常用稳定性、对称性及正弦性等指标衡量，随着现代电力电子设备力系统谐波源可以分

5、为两大类。等非线性负荷大量接入电网，使电网供电质量受到严重影响，其中各种电力电子开关器件的大量应用和负载的频繁波动是最主要的干扰源，导致了一系列不良影响。在当今的电力系统中，感应式异步电动机和变压器作为传统的主要的负荷使电网产生感性无功电流。同时，随着现代电力电子技术的发展，大功率变流、变频等电力电子装置在电力系统中得以广泛的应用，这些装置大多数功率因数很低，导致电网中出现大量的无功电流。无功电流产生无功功率，给电网带来额外的负担且影响供电质量。因此，无功补偿就成为保证电网高质量运行的一种主要手段之一。无功补偿的作用主要有以下几点(王兆安等，2002)(1)提高供用电系统

6、及负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗;(2)稳定受电端及电网的电压，提高供电质量.在长距离输电线中的合适地点设置动态无功补偿装置，还可以改善输电系统的稳定性，提高输电能力;(3)在电气化铁道等三相负载不对称的场合，通过适当的无功补偿可以平衡三相负载。因此研究无功功率补偿对电网的安全经济运行有很重要的意义:a.解决现代电力系统中与无功功率相关的一系列新的技术问题。b.促进节能。无功功率在电网中不断循环，造成很大的浪费。如果无功功率问题处理得好，不仅节约电能，还可以减少系统变压器和输变电设备容量。c.通过研究无功功率测量，掌握无功功率的经济规律。通过统计、理论分析和各

7、项技术措施来达到经济运行的目的。d.保证电能质量，促使电力系统安全运行。1.2国内外研究动态和趋势1.2.1目前无功补偿装置的不足目前，系统无功补偿主要存在以下的问题:（1）无功补偿容量的不足。在供电方面，公用变压器在全国大中小城市中大量存在，而且伴随着一户一表等城网改造的开展，还会大量增加。由于资金匾乏及重视程度不够，公用变压器区内无功补偿容量严重的不足，有功损耗大，公用变压器的利用率不高。在用户方面，由于公用变压器区内低压用户很多，供电企业管理不便，低压用户感性负荷很大。由于各用户没有统一的无功功率补偿，造成补偿不合理，效