低压svg装置测控单元设计
近年来由于大量非线性负载和一些电力电子器件的广泛应用，使得电网中的谐波污染和无功功率增加的问题日益严重。如何提高电能的质量成为供电部门和用电客户越来越关注的课题。本文通过对现有的补偿方法的分析，提出使用一种基于DSP微处理器的并联补偿装置，对谐波和无功电流进行补偿，达到抑制谐波和动态无功补偿的目的。本文首先介绍了无功补偿装置的发展情况和静止无功发生器的发展及现状。对SVG的工作原理进行了分析,并与其它无功补偿装置相比较,体现出SVG调节速度更快,运行范围宽,提高系统稳定性等方面的优势,并在对三相四线制静止无功发生器进行研究的基础上，对SVG的测控装置进行整体设计，测控单元主要采用DSP+FPGA的设计，其中DSP为控制电路，FPGA合成控制信号。控制SVG路的设计以DSP2812芯片配以AD7656转换芯片、电源、人机接口等外围电路构成。文章最后通过几组仿真实验，初步验证了静止无功发生器具有对谐波和无功进行综合补偿的能力，并给出了对实验结果的简要分析。
关键词 无功补偿，静止无功发生器，数字信号处理器；TMS320F2812，FPGA
关键词 ×××，×××，×××，×××（小4号宋体）
1、“关键词” 为小4号黑体。
2、关键词的个数为3~8个。关键词的排序，通常应按研究的对象、性质（问题）和采取的手段排序，而不应任意排列。
3、“关键词”后面不加冒号，关键词与关键词之间用全角逗号（，）隔开，最后一个关键词后不加任何标点符号。
目 录
1 绪论 1
1.1 无功补偿的概念和作用 1
1.2 无功补偿技术的发展 2
1.3静止无功发生器的国内外现状 3
1.4 论文的主要研究工作 3
2 静止无功发生器的基本结构和工作原理 3
2.1 静止无 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
功发生器的基本结构 3
2.2 静止无功发生器的基本原理 4
2.3 本章小结 5
3 静止无功发生器的系统设计 5
3.1 基于TMS320F2812控制系统的总体设计 5
3.2 基于TMS320F2812控制系统的硬件电路设计 6
3.3 基于TMS320F2812控制系统的软件设计 19
3.4 本章小结 28
4 软硬件设计与系统实验仿真 28
4.1 PCB制作 28
4.2 电压型静止无功发生器的实验与仿真 29
结 论 33
工作总结 34
工作展望 34
致 谢 35
参 考 文 献 36
1 绪论
随着电力系统中电网规模的扩大、超高压远距离输电技术的应用，电网的稳定运行受到了很大影响，电能质量不断恶化。而伴随着电力电子技术的飞速发展，电网中增加了大量的非线性负载和冲击性负载，尤其是大容量变流器以及大型可控硅装置的广泛使用产生大量谐波的同时吸收大量的动态无功，这就会造成电网电压的快速波动，给电力系统的稳定运行带来极大影响。因此，在现代电力系统中，如何更好的治理谐波与补偿无功已成为研究的难点之一，而静止无功发生器逐渐成为其中的研究热点。
1.1无功补偿的概念和作用
在电力系统中，变压器、电动机等许多设备都需要从系统中吸收感性无功功率来励磁工作，以及输电线路具有分布电容，在电压下将会产生容性无功功率，因此其要吸收感性无功功率。然而，电网提供的无功功率是很有限的，其对无功的需求却是很大的，当无功功率不足时，将会产生极大危害[1]。因此，需要对电网进行无功功率补偿。
无功功率补偿有多种补偿的装置。适当的选择无功补偿装置，能够更好地减少电网损耗，使得电网质量得到提高。反之，如使用不当，可能会造成电压波动，谐波增大等危害。无功补偿的作用主要有以下几点：
提高供电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减小功率损耗。
稳定电网和受电端的电压，提高供电质量。
在电气化铁道等三相负载不平衡的场合，通过适当的无功补偿能够平衡三相有
功及无功负载。
按投切时间来看，无功补偿还可分为延时投切方式（静态补偿方式）和瞬时投切方式（动态补偿方式）。
1.2 无功补偿技术的发展
1.2.1 传统型无功补偿装置
传统无功补偿装置包括同步调相机和并联电容器。
同步调相机
并联电容器
无功补偿装置其早期典型代表是同步调相机。同步调相机不仅能够补偿固定的无功功率，对于变化的无功也能进行动态补偿。尽管迄今这种装置仍在使用，但因为其运行维护比较复杂，响应速度慢，总体上来讲这种补偿装置已显落伍。
并联电容器作为在电网中使用最多的一种无功补偿装置，与同步调相机相比较，其具有成本低、结构简单、维护安装方便的优点。 因此，电容器的迅速发展几乎代替了电力系统中的同步调相机。然而，和调相机相比，电容器只能补偿固定的无功功率，在系统中产生谐波时，还有可能发生并联谐振，使谐波放大，电容器因此而烧毁的事故也时有发生。
1.2.2 静止型无功补偿装置
静止型无功补偿装置主要包括静止无功补偿器(static var conpensator，SVC)，静止无功发生器(static var generator，SVG)。
SVC
SVG
近年来SVC得到了很大发展，被大量应用于长距离输电系统的分段补偿以及用于负载无功补偿。其分为两种：TSC(晶闸管投切电容器)和 TCR(晶闸管控制电抗器)。SVC克服了传统补偿装置响应速度慢、运行维护复杂、噪音大的缺点,其特性是它可连续调节补偿设备的无功，这依靠于调节TCR中晶闸管的触发延迟角。而对于TSC，其只可分组投切，不能连续调节，可与TCR配合使用，从而实现对补偿设备整体无功功率的连续调节。
SVG静止无功发生器采用可关断电力电子器件（IGBT）组成自换相桥式电路，经过电抗器并联在电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接控制其交流侧电流。迅速吸收或者发出所需的无功功率，实现快速动态调节无功的目的。作为有源形补偿装置，不仅可以跟踪冲击型负载的冲击电流，而且可以对谐波电流也进行跟踪补偿。
SVG在补偿性能上具有以上装置无可比拟的优势：其响应速度快、补偿范围广，控制灵活；对电容器的容量要求比较低，这样可省去庞大的电容切换装置，使得体积较小，损耗少，而且产生谐波较少；采用数字控制技术，运行维护简单，补偿可靠性高[2，3]。
1.3 静止无功发生器的国内外研究现状
自1976年以来，美国LGyugyi提出利用半导体变流装置来进行无功补偿，用变流.器技术进行动态无功补偿的静止无功发生器的理论逐渐出现。研究至今，世界许多地区对大容量静止无功发生器投入了大量的理论和工程应用，在许多国家的理论研究已经进入工程应用阶段。1991年，日本关西电力公司研制成功并在犬山154KV变电站系统投入运行±80Mvar的SVG，保持了系统的电压恒定，也提高了稳定性。1996年10月美国田纳西州电力局成功建成±100Mvar静止无功发生器的500KV变电站的电力系统，并投入运营，迄今为止一直运行情况良好。
在九十年代以前，国内的静止无功发生器还没有出现比较全面的的研究成果。20世纪90年代许多大学电力研究部门投入了大量的精力，但大多数只是对他们的模型建立以及研究小容量样机，在工程中的应用上并没有取得太大的成功，因此我国的静止无功发生器的研究仍处于基础阶段，河南省电力局和清华大学于1994年联合研制了±20Mvar的SVG，并于2006年6月顺利通过了鉴定，这是中国第一台投入应用的大容量的FACTS装置。2002年，国电集团与清华大学共同研制的电力系统静止无功发生器取得成功，并且通过鉴定[3]。这些不断地研究将对于中国未来电网建设具有重要战略意义。
（3）交流过零检测、过电压及过电流检测电路；
（4）开关量输入/输出电路；
1 绪论 1
1.1 无功补偿的概念和作用 1
1.2 无功补偿技术的发展 2
1.3静止无功发生器的国内外现状 3
1.4 论文的主要研究工作 3
2 静止无功发生器的基本结构和工作原理 3
2.1 静止无 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
功发生器的基本结构 3
2.2 静止无功发生器的基本原理 4
2.3 本章小结 5
3 静止无功发生器的系统设计 5
3.1 基于TMS320F2812控制系统的总体设计 5
3.2 基于TMS320F2812控制系统的硬件电路设计 6
3.3 基于TMS320F2812控制系统的软件设计 19
3.4 本章小结 28
4 软硬件设计与系统实验仿真 28
4.1 PCB制作 28
4.2 电压型静止无功发生器的实验与仿真 29
结 论 33
工作总结 34
工作展望 34
致 谢 35
参 考 文 献 36
1 绪论
随着电力系统中电网规模的扩大、超高压远距离输电技术的应用，电网的稳定运行受到了很大影响，电能质量不断恶化。而伴随着电力电子技术的飞速发展，电网中增加了大量的非线性负载和冲击性负载，尤其是大容量变流器以及大型可控硅装置的广泛使用产生大量谐波的同时吸收大量的动态无功，这就会造成电网电压的快速波动，给电力系统的稳定运行带来极大影响。因此，在现代电力系统中，如何更好的治理谐波与补偿无功已成为研究的难点之一，而静止无功发生器逐渐成为其中的研究热点。
1.1无功补偿的概念和作用
在电力系统中，变压器、电动机等许多设备都需要从系统中吸收感性无功功率来励磁工作，以及输电线路具有分布电容，在电压下将会产生容性无功功率，因此其要吸收感性无功功率。然而，电网提供的无功功率是很有限的，其对无功的需求却是很大的，当无功功率不足时，将会产生极大危害[1]。因此，需要对电网进行无功功率补偿。
无功功率补偿有多种补偿的装置。适当的选择无功补偿装置，能够更好地减少电网损耗，使得电网质量得到提高。反之，如使用不当，可能会造成电压波动，谐波增大等危害。无功补偿的作用主要有以下几点：
提高供电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减小功率损耗。
稳定电网和受电端的电压，提高供电质量。
在电气化铁道等三相负载不平衡的场合，通过适当的无功补偿能够平衡三相有
功及无功负载。
按投切时间来看，无功补偿还可分为延时投切方式（静态补偿方式）和瞬时投切方式（动态补偿方式）。
1.2 无功补偿技术的发展
1.2.1 传统型无功补偿装置
传统无功补偿装置包括同步调相机和并联电容器。
同步调相机
并联电容器
无功补偿装置其早期典型代表是同步调相机。同步调相机不仅能够补偿固定的无功功率，对于变化的无功也能进行动态补偿。尽管迄今这种装置仍在使用，但因为其运行维护比较复杂，响应速度慢，总体上来讲这种补偿装置已显落伍。
并联电容器作为在电网中使用最多的一种无功补偿装置，与同步调相机相比较，其具有成本低、结构简单、维护安装方便的优点。 因此，电容器的迅速发展几乎代替了电力系统中的同步调相机。然而，和调相机相比，电容器只能补偿固定的无功功率，在系统中产生谐波时，还有可能发生并联谐振，使谐波放大，电容器因此而烧毁的事故也时有发生。
1.2.2 静止型无功补偿装置
静止型无功补偿装置主要包括静止无功补偿器(static var conpensator，SVC)，静止无功发生器(static var generator，SVG)。
SVC
SVG
近年来SVC得到了很大发展，被大量应用于长距离输电系统的分段补偿以及用于负载无功补偿。其分为两种：TSC(晶闸管投切电容器)和 TCR(晶闸管控制电抗器)。SVC克服了传统补偿装置响应速度慢、运行维护复杂、噪音大的缺点,其特性是它可连续调节补偿设备的无功，这依靠于调节TCR中晶闸管的触发延迟角。而对于TSC，其只可分组投切，不能连续调节，可与TCR配合使用，从而实现对补偿设备整体无功功率的连续调节。
SVG静止无功发生器采用可关断电力电子器件（IGBT）组成自换相桥式电路，经过电抗器并联在电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接控制其交流侧电流。迅速吸收或者发出所需的无功功率，实现快速动态调节无功的目的。作为有源形补偿装置，不仅可以跟踪冲击型负载的冲击电流，而且可以对谐波电流也进行跟踪补偿。
SVG在补偿性能上具有以上装置无可比拟的优势：其响应速度快、补偿范围广，控制灵活；对电容器的容量要求比较低，这样可省去庞大的电容切换装置，使得体积较小，损耗少，而且产生谐波较少；采用数字控制技术，运行维护简单，补偿可靠性高[2，3]。
1.3 静止无功发生器的国内外研究现状
自1976年以来，美国LGyugyi提出利用半导体变流装置来进行无功补偿，用变流.器技术进行动态无功补偿的静止无功发生器的理论逐渐出现。研究至今，世界许多地区对大容量静止无功发生器投入了大量的理论和工程应用，在许多国家的理论研究已经进入工程应用阶段。1991年，日本关西电力公司研制成功并在犬山154KV变电站系统投入运行±80Mvar的SVG，保持了系统的电压恒定，也提高了稳定性。1996年10月美国田纳西州电力局成功建成±100Mvar静止无功发生器的500KV变电站的电力系统，并投入运营，迄今为止一直运行情况良好。
在九十年代以前，国内的静止无功发生器还没有出现比较全面的的研究成果。20世纪90年代许多大学电力研究部门投入了大量的精力，但大多数只是对他们的模型建立以及研究小容量样机，在工程中的应用上并没有取得太大的成功，因此我国的静止无功发生器的研究仍处于基础阶段，河南省电力局和清华大学于1994年联合研制了±20Mvar的SVG，并于2006年6月顺利通过了鉴定，这是中国第一台投入应用的大容量的FACTS装置。2002年，国电集团与清华大学共同研制的电力系统静止无功发生器取得成功，并且通过鉴定[3]。这些不断地研究将对于中国未来电网建设具有重要战略意义。
（3）交流过零检测、过电压及过电流检测电路；
（4）开关量输入/输出电路；
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/3760.html
