摘 要

在电力供电系统中无功功率补偿起到了重要的作用，包括改善了供电效率、输送过程中的损耗和降低变压器、提升了供电环境和提高电网的功率因数。在电力供电系统中无功功率补偿非常重要，因此选择合适的无功补偿装置可以最大程度的减少电网的损耗并改善其质量，反之则会造成供电系统的不稳定。

本文设计了一个基于DSP的TSC无功补偿装置，其功能有在高压下实现无功自动调节、自动采样计算、故障保护。本装置的设计主要包括硬件和软件两方面，硬件部分的主控芯片采用了DSP芯片TMS320F2812，硬件其他电路保证了DSP芯片、晶闸管和电容器等的正常工作。软件方面用C语言编程来实现投切控制、参数计算和自动调节等功能。

本文采用电压加无功功率的复合判据作为投切电容器的主要判据，可以确保在电压合理的情况下，让变压器吸收的无功功率最小，提高了电压质量并改善了电网损耗，防止了过补偿和投切震荡。

关键词：无功补偿；DSP；晶闸管；自动投切

Abstract

Reactive power compensation plays an important role in the power supply system, including increasing the power factor of the power grid, reducing the loss of the transformer and the transmission process, improving the power supply efficiency and improving the power supply environment. In the power supply system reactive power compensation is very important, so choose the appropriate reactive power compensation device can maximize the loss of the power grid and improve its quality, otherwise it will cause the power supply system instability.

This paper designs a DSP-based TSC reactive power compensation device, which can realize automatic sampling calculation, reactive power automatic adjustment, fault protection, data storage and other functions under high pressure. The system mainly includes both hardware and software, the master chip using DSP chip TMS320F28335. Software programming in C language to achieve the parameters of the calculation, switching control, automatic adjustment and other functions; hardware to ensure that the DSP chip, thyristors and capacitors work properly.

In this paper, the composite criterion of voltage plus reactive power is used as the main criterion of switching capacitor, which can ensure that the voltage is reasonable in the case, so that the transformer to absorb the minimum reactive power, improve the voltage quality and improve the power loss, to prevent the switching shock and over compensation.

Keywords:reactive compensation ; DSP ; thyristor ; automatic switching

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1课题的背景和意义 1

1.2无功补偿的发展历程 2

1.2.1传统无功补偿装置 2

1.2.2静止无功补偿器SVC 2

1.2.3国内外发展现状 2

1.3 TSC无功补偿的基本原理 3

1.3.1无功补偿原理基本概述 3

1.3.2 TSC无功补偿 3

1.4本文的主要设计任务 4

1.5本章小结 4

第2章系统的设计方案 5

2.1晶闸管投切电容器投切时刻的选取 5

2.1.1基本原理 5

2.1.2电容器的投切时刻选择 6

2.1.3晶闸管零电压投入保护措施 7

2.2电容器分组方式设计方案 8

2.2.1等电容分组 8

2.2.2不等电容分组 8

2.3晶闸管触发方式设计方案 8

2.4主电路接线的设计方案 9

2.4.1三相电网的Y接线法 10

2.4.2三相电网的△接线法 11

2.5本章小结 12

第3章 硬件电路设计 13

3.1控制系统硬件基本结构 13

3.2主控制器的设计 13

3.3采样电路的设计 14

3.3.1电压采样 14

3.3.2电流采样 15

3.3.3同步方波电路的设计 16

3.4晶闸管触发电路 16

3.4.1光纤发送及接收电路 16

3.4.2晶闸管阀驱动电路 18

3.5保护电路 18

3.5.1电容器保护电路设计 18

3.5.2晶闸管保护电路设计 19

3.6本章小结 20

第4章 控制策略及软件设计 21

4.1控制策略的实现 21

4.1.1功率因数控制判据 21

4.1.2无功功率控制判据 21

4.1.3电压控制判据 21

4.1.4复合控制判据 21

4.2软件设计 22

4.2.1软件总体结构 22

4.2.2 数据采集系统的设计 23

4.2.3投切控制模块的设计 24

4.3电容器补偿容量计算方法 26

4.4本章小结 27

第5章 结论 28

参考文献 29

致谢 30

第1章 绪论

1.1课题的背景和意义

当负载为纯容性或者纯感性时，交流电通过负载是不会产生有用功的，也就是我们说的无功功率；当负载为纯电阻时，交流电在通过时都转化成了热能。实际上，负载一般是混合型负载，也就是说交流电通过时有部分电能不做有用功，此时的电网中的功率因数是小于1的，所以无功补偿技术就是为了改善电能的利用率而产生的。

在电网中，当电路中的电抗为感性时，无功功率会造成焦耳损失和电压降落，反之当电路中的电抗为容性时，无功功率会造成电压升高和焦耳损失，上述的两种情况都不能做出有用功^[1]。因此对无功补偿装置做出合理的配置，控制无功功率的流动在电力系统的调度中是很重要的一项工作。

无功功率补偿在电力系统中非常重要，起到了提高电网功率因数、减小损耗、提升供电效率和改善供电环境等作用，想要更好的减小损耗，提高电网质量，就必须对无功补偿装置做出合理的配置，否则就会造成电力系统的不稳定。

当一个电容补偿装置的额定工作电压是6KV-35KV时，那么这个设备就是高压TSC装置。当我们要去实现高压并联电容器电流零切除和无冲击涌流投入时，可使用自动投切电容器无功补偿装置进行无功补偿，而且还具有可频繁动作性、分相补偿能力以及快速响应性，是一种经济适用可靠的技术设备^[2]。

在高压输配电网系统中，研究高性价比高可靠性的高压TSC无功补偿装置，将有着很重要的作用。大致上来说有着以下的收益：