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基于DSP的TSC无功补偿装置的设计与实现

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基于DSP的TSC无功补偿装置的设计与实现

作者：张翔西南交通大学

学位级别：硕士

无功功率的合理分布是提高电力系统安全性与经济性的关键问题之一,一直受到电力公司的高度重视。为保证向用户提供安全、经济、可靠的电能,电力公司采用无功补偿设备实现无功功率的就地补偿,避免无功功率的远距离传输,同时对功率因数达... 详细信息

无功功率的合理分布是提高电力系统安全性与经济性的关键问题之一,一直受到电力公司的高度重视。为保证向用户提供安全、经济、可靠的电能,电力公司采用无功补偿设备实现无功功率的就地补偿,避免无功功率的远距离传输,同时对功率因数达不到标准的用户实施罚款,而对高功率因数用户进行奖励。所以说,功率因数的提高对于供电公司以及用户而言都具有重要的现实意义。晶闸管投切电容器TSC是一种性价比高的无功补偿装置,它用晶闸管代替传统的机械开关,响应速度快,投切控制准确。本文设计和实现了一种基于DSP的TSC无功补偿装置,主要包括硬件设计和软件设计两方面。硬件设计方面,主要有采样电路设计、同步方波电路设计、光纤隔离与晶闸管驱动电路设计、晶闸管阀均压电路设计、DSP供电电源设计以及硬件看门狗电路设计等。硬件方面的可靠设计保证装置能准确采集系统参数、晶闸管可靠触发以及DSP芯片正常工作。软件方面,将DSP芯片TMS320F28335作为主控芯片,充分利用其强大的功能,用C语言进行编程,实现系统参数准确计算、投切控制策略、电容器循环投切、晶闸管脉冲合理发送等功能。其中投切控制策略采用功率因数与无功功率相结合的复合控制策略,有效防止投切振荡,而晶闸管脉冲发送方面则采用连续脉冲串与系统电压峰值时刻发送脉冲串相结合的发送方式,在最大限度减少晶闸管门极损耗的同时保证晶闸管可靠导通。在硬件设计和软件设计的基础上,进行样机试验。试验结果表明,本文设计的基于DSP的TSC无功补偿装置是有效的、可靠的,能准确跟踪系统参数变化,快速补偿系统无功功率,不存在电容器组投切振荡问题,且实现了循环投切功能。同时,于电压零点时刻投入电容器组的策略使得该装置能有效抑制涌流。

关键词：无功补偿晶闸管投切电容器 DSP 循环投切

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低压无功补偿装置的研究与设计

低压无功补偿装置的研究与设计

作者：张磊东北大学

学位级别：硕士

在电力系统中,无功功率是一个重要因素,它关系到整个电力系统能否安全稳定的运行。用电设备中感性负载设备用电消耗占整个用电量的三分之二以上,显然,对感性负载设备提供无功功率对减少线损、降低供电设备容量、提升供电线路的功率因数... 详细信息

在电力系统中,无功功率是一个重要因素,它关系到整个电力系统能否安全稳定的运行。用电设备中感性负载设备用电消耗占整个用电量的三分之二以上,显然,对感性负载设备提供无功功率对减少线损、降低供电设备容量、提升供电线路的功率因数以及稳定电力系统的电压等方面都起着很重要的作用。在电网中安装并联电容器装置可以减少无功功率在电网中的流动,从而降低输电线路因输送无功功率造成的输电损耗。本文在分析无功补偿的工作原理的基础上,设计了一种TSC型低压无功补偿装置。本文介绍了无功补偿的目的和意义,阐述了国内外无功补偿的现状与发展趋势。主要研究了TSC无功补偿的基本原理,无功补偿的控制方式和原理,以及控制器的软、硬件的设计。在硬件设计方面,由DSP TMS320LF2407A作为主控制器。采用晶闸管控制投切电容器,完全实现了电容器的快速,无弧,无冲击投切,具有优良的性能。在软件上,采用C语言和汇编语言混合编程,遵循模块化设计原则,提高了系统的通用性和维护的简易程度。本文的关键技术包括：采用过零触发电路投切电容,抑制投切涌流;选取了一种新型电容器(采用真空技术和树脂外壳)运行更安全可靠;无功补偿装置串联适合的电抗器有抑制谐波功能;在装置设计中采用电压无功复合投切判据,以无功功率作为主判据、电压作为辅助判据,避免了轻载投切振荡,使无功调节更为合理。

关键词：无功补偿 DSP 晶闸管投切电容器过零触发复合判据

基于TSC+STATCOM的无功补偿装置主电路的研究

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基于TSC+STATCOM的无功补偿装置主电路的研究

作者：陈思范中南大学

学位级别：硕士

近年来,非线性、不对称及冲击性无功负荷迅速增加,使电能质量恶化,为提高电力系统稳定性、改善电能质量,研制容量大、响应速度快的无功补偿装置的必要性变得越来越突出。STATCOM具有优越的动态性能,但其结构复杂,造价昂贵;而TSC具有结... 详细信息

近年来,非线性、不对称及冲击性无功负荷迅速增加,使电能质量恶化,为提高电力系统稳定性、改善电能质量,研制容量大、响应速度快的无功补偿装置的必要性变得越来越突出。STATCOM具有优越的动态性能,但其结构复杂,造价昂贵;而TSC具有结构简单,投资费用比较低的特点,如能使这两种无功补偿装置的优点相结合就有非常高的工程价值。论文首先介绍了无功补偿的原理、TSC与STATCOM的电路拓扑结构及工作原理,分析了TSC投入的暂态过程、提高STATCOM容量及降低谐波含量的方法,阐述了瞬时无功功率理论在三相不平衡系统中的缺陷,并简要介绍了单相构造三相的无功功率检测算法。结合我国电气化铁路牵引供电系统负荷的特点,研究设计了基于TSC+STATCOM无功补偿装置的主电路结构,分析设计了TSC的结构、触发时刻选取及STATCOM装置的结构和逆变桥的触发脉冲发生原理,并对无功补偿装置电路的参数进行了详细的研究设计。在MATLAB/SIMULINK环境下建立了基于TSC+STATCOM的无功补偿装置的仿真模型。仿真结果表明,基于TSC+STATCOM的无功补偿装置能有效地补偿铁路牵引供电系统的动态无功功率。与传统的TSC+TCR无功补偿装置相比,由于STATCOM装置采用三电平四重化结构来消除谐波,基于TSC+STATCOM的无功补偿装置不仅能快速、连续的补偿铁路牵引供电系统的动态无功功率,且产生的谐波含量很低,虽然STATCOM装置的造价比TCR高,但省去了TCR附带的谐波消除装置,总的造价并没有提高。

关键词：静止同步补偿器晶闸管投切电容器无功功率逆变桥

低压无功补偿在冲击、波动负荷中的仿真研究及应用

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低压无功补偿在冲击、波动负荷中的仿真研究及应用

作者：陈奇华北电力大学（河北）

学位级别：硕士

低压无功补偿在实际中日益广泛应用,但对于采石矿山的锤破电机仍然缺乏相应经济有效的无功补偿装置。本文主要以采石矿山无功负荷为研究对象,对比分析目前广泛应用的各类无功补偿装置在原理、性能、应用场合等方面的优势与不足,然后应用... 详细信息

低压无功补偿在实际中日益广泛应用,但对于采石矿山的锤破电机仍然缺乏相应经济有效的无功补偿装置。本文主要以采石矿山无功负荷为研究对象,对比分析目前广泛应用的各类无功补偿装置在原理、性能、应用场合等方面的优势与不足,然后应用MATLAB/Simulink对装置的现场运行进行了建模与仿真,在仿真中确定面向采石矿山的最优无功补偿方案。在以上工作基础上开发采用Cygnal公司的C8051F020为控制核心的低压无功补偿装置。装置在主电路设计上采用晶闸管与二极管反并联开关,实行三相两相控制;在软件方面采用C语言编程,实现模块化设计;在投切原则上采用无功功率和电压综合控制,避免投切震荡。装置在投入河北井陉采石矿山现场运行后,经过一段时间的跟踪调查及对比分析,功率因数大幅提高,证明较好解决了矿山的无功补偿问题。

关键词：无功补偿晶闸管投切电容器无功功率和电压综合控制

基于STC12C5A60S2和ATT7026A无功补偿控制器设计

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基于STC12C5A60S2和ATT7026A无功补偿控制器设计

作者：马东明北方工业大学

学位级别：硕士

随着工业技术的快速发展,电力电子装置的广泛应用,对电能质量的要求越来越高。在工业和生活用电负载中,大多负荷为阻感负载,它在电网中能够产生感性无功电流,无功电流又会产生无功功率,这样就给电网带来了额外的负担并且影响着供电质量... 详细信息

随着工业技术的快速发展,电力电子装置的广泛应用,对电能质量的要求越来越高。在工业和生活用电负载中,大多负荷为阻感负载,它在电网中能够产生感性无功电流,无功电流又会产生无功功率,这样就给电网带来了额外的负担并且影响着供电质量。因此,无功补偿就成为保证电网质量良好运行的主要方式之一。在感性负载附近安装并联电容器,从而减少了无功功率在电网中的流动,使输电线路上因输送无功功率而造成的损耗得到降低,提高供电系统的功率因数以及保持电力系统电压的稳定。在低压供电系统中,向感性负载提供无功功率,改善电能质量。基于国内电力市场的需求现状,考虑到无功补偿实现的条件和经济实用性,在本控制器中采用的是电能参数计量芯片ATT7026A,此芯片对电网运行数据进行实时采集,以单片机STC12C5A60S2为控制器的核心,用晶闸管来控制电容器的投切,实现电容器的快速,无电流冲击投切,具有优良的性能,提高了功率因数,保证电能质量。在本文中介绍了无功补偿的目的与意义,阐述了国内外无功补偿的现状与发展趋势,但是在本文中主要研究了TSC无功补偿装置的基本原理,补偿方式,分析系统功能和设计思路,提供了低压无功控制系统的硬件和软件模块及流程。

关键词：无功补偿控制器晶闸管投切电容器功率因数 ATT7026A

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混合型SVC在冶金行业中的应用

冶金自动化 2009年第1期33卷 66-68页

作者：孙勇汪玉凤阎韬章振海辽宁工程技术大学电气与控制工程学院

针对内蒙古通辽某铝厂6.3 kV配电网电能损耗严重、电能质量不高的情况,提出了利用TSC与APF并联应用的混合型SVC连续补偿大容量负载的无功和谐波分量。该装置于2007年投入使用后,取得了较好的补偿和滤波效果,达到了高可控性和快速响应性... 详细信息

针对内蒙古通辽某铝厂6.3 kV配电网电能损耗严重、电能质量不高的情况,提出了利用TSC与APF并联应用的混合型SVC连续补偿大容量负载的无功和谐波分量。该装置于2007年投入使用后,取得了较好的补偿和滤波效果,达到了高可控性和快速响应性,对冶金行业供电系统无功补偿谐波治理具有借鉴意义。

关键词：无功补偿谐波晶闸管投切电容器有源滤波器电能质量

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TSC低压动态无功补偿脉冲触发装置

低压电器 2007年第23期 50-52页

作者：梁秀霞高连强张凌华河北工业大学电气与自动化学院天津300130

设计了一套基于AT89C51单片机的低压动态无功补偿脉冲触发装置,对其原理和软件设计进行了阐述。该装置可保证触发脉冲的相位、脉宽、输出功率,使晶闸管可靠触发。在不改动电路的情况下,该触发电路适用于多种主电路类型的TSC低压动态无... 详细信息

设计了一套基于AT89C51单片机的低压动态无功补偿脉冲触发装置,对其原理和软件设计进行了阐述。该装置可保证触发脉冲的相位、脉宽、输出功率,使晶闸管可靠触发。在不改动电路的情况下,该触发电路适用于多种主电路类型的TSC低压动态无功补偿装置,这大大降低了成本,提高了系统的可靠性。

关键词：无功补偿晶闸管投切电容器触发脉冲

基于TSC+STATCOM的无功补偿的仿真分析与研究

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基于TSC+STATCOM的无功补偿的仿真分析与研究

作者：刘杰中南大学

学位级别：硕士

电能质量问题,尤其是无功功率和谐波的问题,严重威胁着电网的安全运行。TSC是目前广泛使用的无功补偿方式,具有结构简单、费用较低的优点;静止同步补偿器(STATCOM),作为新一代无功功率补偿装置,它以其平滑的无功调节、快速的动态特性等... 详细信息

电能质量问题,尤其是无功功率和谐波的问题,严重威胁着电网的安全运行。TSC是目前广泛使用的无功补偿方式,具有结构简单、费用较低的优点;静止同步补偿器(STATCOM),作为新一代无功功率补偿装置,它以其平滑的无功调节、快速的动态特性等优良性能引起了国内外科研与工程领域的广泛关注。所以考虑把两者结合起来,在满足所需动态性能的前提下,把一部分容量的STATCOM用TSC取代,从而可以在整体上降低成本。文中详细介绍了TSC和STATCOM的电路结构、工作原理以及改善电能质量的具体方法。讨论了采用电流间接控制的STATCOM控制策略。从改善电路结构和优化脉冲触发方式两个方面讨论了STATCOM的自身谐波消除技术。在MATLAB/SIMULINK环境下分别对TSC和STATCOM电路建立了SIMULINK仿真模型,并针对其无功补偿效果进行了仿真分析,仿真结果显示TSC和STATCOM存在性能或者成本等方面的不足。在MATLAB/SIMULINK环境下建立了基于TSC+STATCOM的并联无功补偿系统的仿真模型。并对其仿真结果进行了分析,结果表明TSC+STATCOM无功补偿系统在提高功率因数、抑制自身谐波含量、稳定系统电压等方面均具有良好的性能,显示出该无功补偿方式具有较好的应用价值。

关键词：电能质量无功补偿晶闸管投切电容器静止同步补偿器功率因数

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混合型有源电力滤波器的研究

混合型有源电力滤波器的研究

作者：刘宏亮北京交通大学

学位级别：硕士

有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)是一种滤除谐波电流和补偿无功功率的现代电力电子设备。但是在大功率的应用领域,它的成本高昂。为了使有源电力滤波器能够应用在大功率场合,并且降低传统有源电力滤波器的容量,本文对APF与晶... 详细信息

有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)是一种滤除谐波电流和补偿无功功率的现代电力电子设备。但是在大功率的应用领域,它的成本高昂。为了使有源电力滤波器能够应用在大功率场合,并且降低传统有源电力滤波器的容量,本文对APF与晶闸管投切电容器(Tbyristor Switcbed Capacitor,TSC)相结合构成的混合有源电力滤波器系统进行了分析研究。该系统包含了有源电力滤波器良好的动态补偿性能和晶闸管投切电容器易于补偿大容量无功功率的特点,可以降低了整个系统的补偿成本,提高了效率。通过使用MATLAB仿真软件,对整个系统的控制方法、补偿性能和动态响应性能进行了仿真研究。仿真结果表明系统的补偿性能优异,在负载突变的时刻,系统能在不到三个周期的时间内实现稳定,电源电流不到一个周期便可以形成良好正弦波形,对电容器投切时产生的冲击和震荡电流有很好的抑制作用。结果证明了该系统的可行性和稳定性。另外,本文搭建了基于DSP的晶闸管投切电容器的硬件试验电路,分析了硬件和软件的解决方案,对系统的补偿性能进行了分析。结果证明了方案的有效性。

关键词：有源电力滤波器晶闸管投切电容器谐波抑制无功补偿动态响应性能