毕业论文基于晶闸管投切电容器TSC的无功补偿研究.doc

基于晶闸管投切电容器（TSC）的无功补偿研究作者：专业：班级：学号：指导老师：2013年4月20日目录第1章课题讨论1.1选题背景1.2研究现状1.3无功补偿的合理配置原则和目前无功补偿的不足1.3.1无功补偿的合理配置原则1.3.2目前无功补偿的不足1.4本文研究的主要内容以及工作：1.5意义第2章TSC型动态无功补偿器的原理2.1无功功率补偿的概述2.1.1无功功率补偿的原理2.1.2低压无功功率补偿的分类2.2TSC型无功补偿器的原理2.2.1SVC的定义及分类2.2.2TSC（晶闸管投切电容器）的基本原理2.2.3投入时刻的选取第3章系统设计3.1主电路的设计3.3.1电容器的接线方式3.3.2电容器的分组方式3.3.3电容器投切单元3.2实现方案3.3实验步骤3.3.1接线3.3.2调试步骤3.4波形图3.5数据记录3.6结果分析第4章基于NISTLAB的控制器系统仿真4.1仿真软件介绍4.2仿真模型的建立4.3仿真结果及其分析4.4本章小结参考文献致谢基于晶闸管投切电容器（TSC）的无功补偿研究电气工程及其自动化(专升本)专业摘要：冲击性负荷大量接入电网引起电网电压波动和闪变、三相供电不平衡以及电压电流波形畸变等造成电网电能质量的严重恶化。针对电力系统中无功补偿装置发展的现状本文研究设计了一种基于晶闸管的ＴＳＣ型无功补偿装置控制器。该装置以实时检测为依据以低压网为最佳补偿对象。本文主要研究了无功补偿对电网性能的改善无功补偿控制器的控制算法以及控制器的软硬件设计。算法采用模糊控制以电压无功及瞬时的电容器状态为输入通过模糊推理得到电容器的最佳投切量和延时时间。控制器的核心芯片采用ＴＩ公司的ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２它具有比其它单片机控制运算速度高实时性好的特点。采用晶闸管与接触器相结合控制投切电容器实现了电容器快速、无弧、无振荡。为了实现该装置具有的功能本文在选择了芯片的基础上还设计了一些外围设备的硬件电路它们包括采样、计算、显示、通讯电路等。还设计了控制系统的控制程序给出了控制软件的结构框图。最后又对系统建模并用ＭＡＴＬＡＢ对系统进行了仿真由补偿前后的仿真波形图证明了此控制器的有效性。关键词：TSC无功补偿第1章课题讨论1.1选题背景随着电力电子技术及计算机控制技术的发展各种新型的自动、快速无功补偿装置相继出现晶闸管投切电容器(TSC)就是一种广泛应用于配电系统的动态无功补偿装置。与机械投切电容器相比晶闸管的开、关无触点其操作寿命几乎是无限的而且晶闸管的投切时刻可以精确控制可以快速无冲击地将电容器接入电网大大减少了投切时的冲击电流和操作困难其动态响应时间约为0.01～0.02S。TSC能快速跟踪冲击负荷的突变随时保持最佳馈电功率因数实现动态无功补偿减小电压波动提高电能质量节约电能。另外TSC虽然不能连续调节无功功率但具有运行时不产生谐波而且损耗较小的优点。若输出无功功率需要连续调节或者要求能提供感性无功的情况下TSC常与TCR配合使用。随着国民经济的迅速发展对能源需求提出了越来越高的要求。同时为适应国家可持续发展的战略要求提高能源利用率降低生产成本受到企业的高度重视。电力是我国主要的二次能源。随着电力电子技术的广泛应用电力线路、电力变压器以及用户的用电设备构成了电力系统中先天性存在的大量的无功负荷。系统运行中大量的无功功率严重降低了系统的功率因数增大了线路的电压损失和电能损耗严重影响着能源、制造等相关行业的经济效益。无功功率对供电系统和负荷的运行都是十分重要的。在电力系统中大多数网络元件和负载都要消耗无功功率。网络元件和负载所需要的无功功率必须从网络中的某个地方获得。显然这些所需要的无功功率如果要由发电机提供并经过长距离的输送是不合理的通常也是不可能的。合理的方法应是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率即对无功功率进行补偿。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持电网质量运行的一种主要手段之一。目前世界各国都将无功补偿作为电网规划必不可少的一部分。然而我国和世界上的发达国家（美国、日本）相比无论从电网功率因数还是补偿深度来看都有较大的差距。目前美国、日本等发达国家补偿度达0.5以上电网功率因数接近1.0而我国补偿度仅为0.45。我国的电网特别是广大农村电网普遍存在功率因数低电网损耗较大的情况。导致此现象