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冲击性负荷的静止无功补偿系统的研究

作　者: 何亮
导　师: 闫士杰；王同砚
学　校: 东北大学
专　业: 电气工程
关键词: 冲击性负荷静止无功补偿装置(SVC) 全数字控制系统设计数字信号处理器(DSP)
分类号: TM761.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着我国工业的飞速发展,越来越多的大容量冲击性负荷被引入电网当中,从而导致电力系统在供电过程中出现了电压波动和闪变、三相电压不平衡等严重的电能质量问题。因此,在电网中装设无功补偿装置则成为了提高电力系统稳定水平、降低能量损耗的必要手段。近年来,随着电力电子技术的发展,静止无功补偿系统(Static Var Compensator, SVC)已成为对于冲击性负荷无功补偿的首选方案,也是提高国内电能质量问题的有效解决方法。因此,根据实际冶金行业中的大容量冲击性负荷的电气特性,本文研究了其所需的SVC无功补偿装置,设计了一种基于晶闸管控制电抗器(Thyristor Controlled Reactor, TCR)的SVC系统。同时,以典型的冲击性负荷为例(如电弧炉等),使用瞬时负荷电流和电压表示的功率平均值补偿算法,设计出一套SVC全数字控制系统。在设计中,以DSP作为控制芯片,以单片机作为外围电路芯片,完成了包括晶闸管数字触发器在内的SVC控制系统的整体设计及各部分的硬件电路的设计。同时,使用C语言,汇编语言及VB.NET,设计补偿算法、硬件电路部分、及监控系统的软件程序。而且,通过一个冶金工业中的实例验证了所设计系统的可行性。测试结果表明,设计的基于TCR的SVC系统及其全数字控制系统具有以下特性：补偿算法计算快速、准确；无功补偿效果好；系统响应快、精度高、稳定性好、易调试、及人机交互性强等优点。相比于目前已投入运行的TCR型SVC系统,本次设计的系统很好地解决了普遍存在的平衡化能力较差、响应速度较慢等问题,从而保证了所设计的系统具有很好的实用价值。

全文目录

摘要  5-6
英文摘要  6-10
第1章绪论  10-22
  1.1 课题研究的背景和意义  10-11
  1.2 课题的研究现状和基本原则  11-20
    1.2.1 现有无功补偿装置的种类及介绍  11-17
    1.2.2 国内外SVC装置的研发与应用现状  17-19
    1.2.3 无功补偿的原则、目的及负荷补偿  19-20
  1.3 本文主要工作  20-22
第2章 SVC系统的无功补偿原理  22-32
  2.1 电力系统中的三相不平衡  22-24
    2.1.1 电力系统三相不平衡的产生原因  22-23
    2.1.2 三相不平衡所产生的危害  23-24
    2.1.3 三相不平衡的解决措施  24
  2.2 SVC系统补偿原理  24-29
    2.2.1 不平衡对称电力系统的理想补偿网络  24-26
    2.2.2 基于瞬时负荷电流和电压的无功补偿算法  26-29
  2.3 本章小结  29-32
第3章 SVC系统的总体设计及其控制方案  32-44
  3.1 针对于冲击性负荷的SVC系统  32-33
  3.2 SVC的控制策略  33-38
  3.3 SVC系统中全数字控制系统的设计方案  38-42
    3.3.1 全数字控制系统的功能  38-39
    3.3.2 控制芯片的选择  39-40
    3.3.3 所选DSP芯片的功能简介  40-42
  3.4 本章小结  42-44
第4章 SVC全数字控制系统的硬件部分设计  44-58
  4.1 SVC全数字控制系统的硬件结构  44
  4.2 传感器模块设计  44-45
  4.3 DSP主控模块设计  45-53
    4.3.1 主控芯片的运算处理单元  45-47
    4.3.2 电源电路的设计  47-49
    4.3.3 其他部分电路设计  49-53
  4.4 基于CPLD的数字触发器的电路设计  53-55
  4.5 光电信号发射与接收部分的电路设计  55-56
  4.6 本章小结  56-58
第5章 SVC全数字控制系统及监控系统的软件设计  58-72
  5.1 全数字控制系统的软件设计  58-63
  5.2 SVC监控系统人机交互界面设计  63-70
    5.2.1 系统管理模块  64-65
    5.2.2 数据信息通信模块  65-66
    5.2.3 数据分析模块  66-70
  5.3 本章小结  70-72
第6章 SVC系统的工程设计实例  72-84
  6.1 实际系统中的已知条件  72-73
  6.2 工程实例中所需要达到的指标  73
  6.3 所需参数值的计算  73-81
  6.4 SVC系统测试结果  81-82
  6.5 本章小结  82-84
第7章结论  84-86
参考文献  86-90
致谢  90

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