基于晶闸管投切电容器(TSC)的无功补偿研究
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(1)提高TSC产品可靠性,降低其成本产品的可靠性是其赖以生存和发展的首要条件。TSC产品集强电(晶闸管、电容器等)与弱电(微处理器、存储器等)于一体,它们之间的电磁干扰非常严重。合理选择电子器件及设计控制器电路,合理选择检测物理量和控制算法,进一步提高产品的可靠性和抗干扰能力,减小投切的振荡,降低产品成本,提高产品的竞争力是今后的一个研究方向。主电路中采用晶闸管阀,过零检测电路采用光耦,存在逻辑触发电路比较复杂、可靠性低的问题。笔者用过零固态继电器作为TSC装置的开关元件来解决这一问题,得了满意的效果。
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。
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。导致此现象的主要原因就是众多的感性负载用电设备设计落后，导致功率因数低，电压低。
2.2 TSC型无功补偿器的原理
2.2.1 SVC的定义及分类
2.2.2 TSC（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
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。
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。
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
(2)无功参量的快速检测及控制新方法快速准确地检测系统ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ无功参数,是TSC进行快速动态补偿的前提条件。虽然目前提出了一些检测方法,但对于三相不平衡系统、存在谐波的系统的无功功率的定义及无功参数的测量还值得研究。随着计算机数字控制技术和智能.控制理论的发展,一些先进的控制方法引入TSC控制,提高其智能控制水平也是一项非常有意义的工作。
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。
目前，全国范围内的配电网改造正在全面展开，解决目前电网尤其是低压城网和农网有功功率损耗大、压降大的最切实可行的办法就是采用高性能的无功功率补偿装置，就地补偿负载的感性无功功率，减少无功功率在线路上的传输，降低配电设备上的有功功率损耗和电压降落，提高输配电能力。
1.2研究现状
由于晶闸管投切电容器具有优良的动态无功功率补偿性能,近年来该技术在低压配电网中得到了迅速的推广应用。该技术在以下几个方面的发展动向值得注意:
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
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。
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。导致此现象的主要原因就是众多的感性负载用电设备设计落后，导致功率因数低，电压低。
2.2 TSC型无功补偿器的原理
2.2.1 SVC的定义及分类
2.2.2 TSC（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
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。
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。
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
(2)无功参量的快速检测及控制新方法快速准确地检测系统ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ无功参数,是TSC进行快速动态补偿的前提条件。虽然目前提出了一些检测方法,但对于三相不平衡系统、存在谐波的系统的无功功率的定义及无功参数的测量还值得研究。随着计算机数字控制技术和智能.控制理论的发展,一些先进的控制方法引入TSC控制,提高其智能控制水平也是一项非常有意义的工作。
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。
目前，全国范围内的配电网改造正在全面展开，解决目前电网尤其是低压城网和农网有功功率损耗大、压降大的最切实可行的办法就是采用高性能的无功功率补偿装置，就地补偿负载的感性无功功率，减少无功功率在线路上的传输，降低配电设备上的有功功率损耗和电压降落，提高输配电能力。
1.2研究现状
由于晶闸管投切电容器具有优良的动态无功功率补偿性能,近年来该技术在低压配电网中得到了迅速的推广应用。该技术在以下几个方面的发展动向值得注意:
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