基於晶閘管的串聯補償裝置的設計

Ⅰ 無功補償控制器的設計要求及設計方法

1、對測量精度的要求
要實現精確的無功補償就必須對無功電流進行准確的測量。
因為電壓的變化范圍較小，因此對電壓的測量精度要求不高，通常有1%的測量精度就足夠了。通常的情況下，不測量電壓也可以實現很好的無功補償控制，對電壓的測量主要是為了實現過壓、欠壓、以及缺相等保護功能。
對電流的測量靈敏度要求要高一些。對於使用8位單片機的低檔控制器，測量靈敏度要達到1%以上。注意這里強調的是「測量靈敏度」而不是「測量精度」， 1%的電流測量靈敏度即相當於可以區分1%的電流變化，例如電流互感器的一次電流為500A，則意味著可以區分從100A到105A的電流變化，並不要求100A的電流測量值絕對准確。對於使用DSP或32位單片機的高檔控制器，測量靈敏度要達到0.1%以上，否則就談不到高檔了。同樣的道理，測量的靈敏度要達到0.1%，意味著測量值應該有4位有效數字，但同樣並不要求絕對准確。對無功補償控制器要求0.1%的測量精度是不現實的，也沒有實際意義。但是控制器的測量值最好能在現場進行校正。
對功率因數測量的靈敏度最好要達到0.001。准確地說，應該是對相位差的測量要求，因為測量無功功率並不需要使用功率因數值。這里要強調一點，對無功電流的計算應該使用Iq=I×sinφ的公式來進行計算，而sinφ的值應該根據相位差的值直接進行計算，不能使用sinφ=(1-cosφ2)1/2的公式計算，否則當相位差在0度附近時，cosφ的微小變化會導致sinφ的很大變化，導致sinφ的值誤差太大。例如cosφ=0.99時，對應的相位差是8.1度，對應的sinφ值為0.14，意味著0—0.14之間其他sinφ值檢測不到。
對相位差的測量要求達到整個-180—+180度范圍。有一些控制器具有電流互感器接反的自動識別功能，這種控制器以有功必須為正值來判斷互感器的正反，相當於-90—+90度范圍，這就可能以下的問題：
（1）當負荷處於發電狀態時會出現檢測錯誤。
（2）當負荷為純電感或純電容時，由於有功電流約等於零，可能會將電感誤判斷為電容或者將電容誤判斷為電感。而負荷為純電容的狀態經常會出現，例如負荷為單一大負荷而負荷停機時，無功補償電容器尚在運行，於是變壓器二次電流就變為純電容電流，如果將這個電流誤判為電感電流，控制器就會繼續投入電容器，直至將所有的電容器全部投入運行，造成嚴重的過補償現象。
2、顯示器的選擇
最常用的顯示器件就是LED數碼管，LED數碼管價格低廉、可靠性高。最好使用多位組合的LED數碼管，這樣可以大量減少線路板連線並且減少焊接安裝工作量。
很多人比較熱衷於使用液晶顯示器，液晶顯示器可以顯示漢字，在有照明的情況下也比較省電，但是液晶顯示器的最大問題是低溫性能不好，通常在-10℃以下不能正常顯示。所以除非能夠確定控制器的使用環境溫度在-10℃以上，否則不要使用液晶顯示器。
3、參數設定功能
對於以無功電流或無功功率為依據進行控制的無功補償控制器，參數設定功能是必備的。
在控制器製造的時候，電容器的額定容量，電流互感器的變比等參數無法事先確定，只能根據無功補償裝置的實際情況及現場情況進行設定，因此控制器必須具備參數設定功能。設定的參數應保證不會因掉電而丟失。
最直接的保存設定參數的方法就是使用EEPROM器件，如24C02等。有一些單片機具有片內EEPROM，這樣就可以減少外圍器件數量。還有一些單片機具有在應用編程功能，也就是說，可以在程序運行過程中修改片內FLASH程序存儲器的內容。對於這類單片機也可以將設定參數保存在FLASH程序存儲器中，不過在應用編程的程序設計比較復雜一些。
4、保護功能的設計
電容器的過載無非是由於電壓過高或者是諧波過大而引起，因此在控制器中設計過電壓保護功能是必要的。在能力允許的情況下，應該在控制器中設計電壓諧波檢測功能，因為導致電容器諧波過載的根本原因是電壓畸變，檢測電壓諧波就可以實現對電容器的諧波過載保護。有了過電壓保護和諧波過載保護則熱繼電器就可以取消。既節省了體積與成本又減少了故障點。
5、電容器的投入與切除控制策略
電容器的投入與切除應該分步進行，不應在一步操作中同時投入或者切除多台電容器。否則過大的電流突變會對系統造成比較大的影響，也不利於實現精確的補償效果。
同時，對於安裝有不同規格電容器的補償裝置，電容器的投切應該盡量簡潔，以便盡量減少電容器的投切次數，並且可以最快的滿足補償要求。不應按最小步進台階一步一步遞增或遞減。
例如補償裝置中共有三種規格的電容器，分別為10Kvar、20Kvar、40Kvar，如果測量出所需要的無功補償量為40var以上，則應該直接投入一台40var的電容器。同樣的道理，當測量出多餘的無功補償量為30var以上，則應該直接切除一台40var的電容器。
6、輸出電路的設計
通常控制器的輸出都是用於控制交流接觸器或復合開關，最常見的就是220V交流輸出。輸出的路數視要求而定，通常10路就可以了。
最常見的輸出元件是電磁繼電器，選用電磁繼電器的最重要的原則是繼電器銜鐵本身不能與接點有電連接，不少繼電器的銜鐵本身就是動接點的一部分，於是繼電器鐵芯帶電，當線圈絕緣出現問題時，強電就會竄入控制部分造成嚴重損壞。而對於銜鐵與接點沒有電連接的繼電器，則不會出現強電竄入控制部分的現象。
當電磁繼電器接點斷開時，由於接觸器線圈是大電感電流不能瞬變，會產生很高的電弧電壓，因此必須連接阻容吸收元件，否則會產生嚴重的干擾。
輸出元件也可以使用電子繼電器，電子繼電器的內部是晶閘管，由於晶閘管可以電流過零關斷，因此不需要使用阻容吸收元件，並且驅動電壓電流都很小,比較容易實現控制。質量好的電子繼電器價格較高。質量不好的電子繼電器容易產生誤觸發，造成上電時接觸器抖動。
輸出電路也可以使用雙向晶閘管，這時晶閘管的驅動電路稍微復雜一些，但是成本很低,可靠性也可以做得很好。

Ⅱ 晶閘管做為無功功率補償電路開關裝置時的技術要求。

使用Hi-Com 雙向可控硅，它和傳統的雙向可控硅的內部結構有差別。差別之一是內部的二個「閘流管」分隔得更好，減少了互相的影響。這帶來下列好處：
1. 高 dV COM /dt。能控制電抗性負載，在很多場合下不需要緩沖電路，保證無故障切換。這降低了元器件數量、底板尺寸和成本，還免去了緩沖電路的功率耗散。
2. 高 dI COM /dt。切換高頻電流或非正弦波電流的性能大為改善，而不需要在負載上串聯電感，以限制dI COM /dt。
3. 高 dV D /dt。雙向可控硅在高溫下更為靈敏。高溫下，處於截止狀態時，容易因高 dV/dt 下的假觸發而導通。Hi-Com 雙向可控硅減少了這種傾向。從而可以用在高溫電器，控制電阻性負載，而傳統的雙向可控硅則不能用。
內部結構差別的另一反映是 3+ 象限觸發是不可能的。在大部分情況下這不成為問題，因為這個觸發象限最少描述，也最少應用。所以直接用 Hi-Com 雙向可控硅取代相當型號的傳統雙向可控硅幾乎總是可以的。

Ⅲ 晶閘管控制串聯電容器的建模與模擬實訓報告

隨著國內電力系統等行業對串聯電容器補償裝置(以下簡稱串補) 需求量的的 逐年增加,研究串聯電容器型式試驗就顯得非常重要,可靠,准確地檢測其試驗電 流更是重中之重,它對確保型式試驗成功起關鍵作用.本文主要從理論,實踐方面 分析研究串聯電容器型式試驗中的阻尼放電問題,提出用羅氏線圈作為檢測阻尼放 電電流波形的常規感測器,並建立一套模擬模型用於優化串聯電容器型式試驗和羅 氏線圈等電磁參數,確保串補用電容器型式試驗可靠成功進行[1]. 利用 MATLAB 強大的數值模擬和數據處理能力,可對電氣工程及其自動化專業 的"自動控制原理","電力電子技術","電機及拖動基礎","電力系統穩態 分析"和"數字信號處理"等課程內容進行模擬,研究,然而在這方面的教學應用 文獻較多.引,並且大都停留在如何對 MATLAB/sIMuLINK 軟體的操作和使用問題, 其實對於大多數軟體本身操作和使用可參照其詳細的幫助說明. 本文重點以兩個學 生的畢業設計內容和模擬結果為例, 從專業教學環節角度探討該模擬軟體在電氣工 程類教學中的應用, 從而培養本科生應用所學專用知識提高工程問題的建模和分析 能力. 串補電容器就是在電力系統中串補使用的一種電力電容器. 它在靈活交流輸電 技術中起著提高系統的功率因數,改善系統的電壓調整率,增加系統的傳輸容量和 提高系統的穩定性等重要作用[2].
2 電容器及其相關知識 2.1 電容器的基礎知識 電容器是在兩個金屬電極中間夾一層絕緣材料(介質)構成,它是一種儲存電 能的元件,在電路中具有交流耦合,旁路,濾波,信號調諧等作用. (1)電容器的分類 ①電容器按結構可分為固定電容器,可變電容器,微調電容器. ②按介質可分為空氣介質電容器,固體介質(雲母,陶瓷,滌綸等)電容器及 電解電容器. ③按有無極性可分為有極性電容器和無極性電容器. (2)常用的電容器 ①圓片形瓷介電容器 瓷介電容器的主要特點是介質損耗較低,電容量對溫度,頻率,電壓和時間的 穩定性都比較高,常用在高頻電路及對電容器要求比較高的場所. ②圓片形低頻瓷介電容器 該電容器供電子設備中對損耗和容量穩定性要求不高的電路使用或作旁路, 耦 合之用. ③低頻獨石瓷介電容器 低頻獨石瓷介電容器用於旁路和低頻隔直電路,特別適用於半導體電子電路, 具有體積小,電容量大,特性穩定,電感小和高頻性能好等優點. ④雲母電容器 雲母電容器用於直流,交流和脈沖電路.雲母電容器具有優良的電氣性能,絕 緣強度高,損耗小,而且溫度,頻率特性穩定,但抗潮濕性能差. ⑤金屬化紙介電容器 金屬化紙介電容器的體積僅相當於紙介電容器的 1/4.其主要特點是具有自愈 作用,當介質發生局部擊穿後,經自愈作用,其電氣性能可恢復到擊穿前的狀態, 但絕緣性能較差.該電容器廣泛應用於自動化儀表和家用電器中,但不適用於高頻 電路,它的工作頻率一般不宜超過幾十千赫. ⑥滌綸電容器 滌綸電容器是塑料薄膜電容器 (聚苯乙烯, 聚丙烯, 滌綸, 聚碳酸酯電容器等) 中的一種,也是塑料薄膜電容器中產量較大,應用最廣泛的一種,其電容量及耐壓 范圍最寬.滌綸電容器的電參數隨溫度變化較大,其中容量在溫度超過 100℃以後 隨溫度的升高而急劇增加,因此它不宜作功率交流電容器,為使電容量穩定,應在 80~100℃下使用較好. ⑦鋁電解電容器 鋁電解電容器用於直流或脈沖電路. 該電容器是有極性的, 除正, 負引出頭外, 外殼為負極 ⑧鉭電解電容器 鉭電解電容器主要用於替補鋁電解電容器性能參數難以滿足要求的電路中, 例 如,用於要求電容器體積小,上下限度范圍寬,頻率特性和阻抗特性要求高,產品 穩定性,可靠性要求較高的電路.電視機,錄像機,攝像機,高保真音響設備等也 選用部分鉭電解電容器,以提高整機質量.但電解電容器的價格較高. (3)電容器的符號 圖 2.1 電容器的不同表示 (4)電容器的主要性能指標 ①標稱容量和允許誤差:電容器儲存電荷的能力,常用的單位是 F,uF,pF. 電容器上標有的電容數是電容器的標稱容量. 電容器的標稱容量和它的實際容量會 有誤差.常用固定電容允許誤差的等級見表 3.常用固定電容的標稱容量系列見表 4.一般,電容器上都直接寫出其容量,也有用數字來標志容量的,通常在容量小 於 10000pF 的時候,用 pF 做單位,大於 10000pF 的時候,用 uF 做單位.為了簡便 起見,大於 100pF 而小於 1uF 的電容常常不注單位.沒有小數點的,它的單位是 pF,有小數點的,它的單位是 uF.如有的電容上標有"332"(3300pF)三位有效 數字,左起兩位給出電容量的第一,二位數字,而第三位數字則表示在後加 0 的個 數,單位是 pF.

Ⅳ 低壓功率因數自動補償裝置的設計

呵呵
這么大個課題，才給15分，太賤了，完成這個項目，投產每年至少贏利15萬元啊！

Ⅳ 基於晶閘管控制的斬波電路設計

單相交流調壓電路的設計問題....
最原始的是串聯電阻、串聯電感，
變壓器次級抽頭調節、旋轉變壓器調節、各種有載荷條件下調節、勵磁調節、自耦變壓、磁放大器、閘流管等等，太多啦，只是憑借記憶即興鍵入回答。
俺就用美國GE通用公司的有載調節電力變壓器做電動車的驅動電機啊。
對於學生，就有用可控硅移動相位調壓為最簡單，注意要經過降壓變壓器隔離，以保證人身安全，用摩托車燈泡做負載，這移動相位電路可以用一個電阻與一個電容組合的電橋，那是老外發明的，在1970年中國公開出版的書籍上有介紹，本人未到達退休年齡，是中年人啊，別誤會。
當年時興用單結晶體管，是負阻器件，現在流行類似的負阻二極體，在節能燈電路裡面就很常見啊，前者同步控制容易，能直接輸出觸發脈沖給可控硅，耦合簡便。如果蔣述卓、胡軍給路費，本人願意免費陪你完成整個硬體的調試。
不少白熾燈泡調光器是用後者與手動調節電位器組成交流調壓電路。
現在學生作業愛用單片機產生移動相位觸發功能，是標准題材。
基礎的電力專用學生，就應該用PWM脈沖正弦波調節，這樣沒有諧波產生，輸出功率大，基本上都是在國外專用集成電路壟斷下作簡單的應用而已。

Ⅵ 功率因數自動補償控制器的設計

功率因數自動補償控制器的設計我會提前幫你准備.

Ⅶ 誰來幫幫我這個畢業設計啊!!!如何基於 CPLD設計並實現單相晶閘管交流全周波調功器

主要研究內容：
高壓靜止無功補償成套裝置是應用在電力系統中，可以根據負載變化隨時調節補償無功的自動化裝置。根據補償方法可分為調容式、調感式與靜止無功發生器（SVG）方式，其中調容與調感方式屬無源方式，SVG屬有源方式。目前市場上出現的多為無源方式，其中調容方式正逐步成為主要的補償方式。其主要原因在於調容方式佔地面積小、成本低，且更換電力電子器件後對系統無突變過程。調感方式是採用電抗器與晶閘管作為支路，通過調節晶閘管的導通角度來達到調節無功補償的目的，而一般場合系統需要補償容性無功電流，因此調感方式需要匹配足夠容量的大電容，通過改變電感電流達到調節電容的目的。此外，調節電感的導通角勢必產生電流諧波，需要有濾波裝置相配合；通常調感方式多用於補償超高壓系統的對地雜散電容，以避免末端電壓升高問題。調容與調感屬於應用不同場合兩類產品，調容方式更適用於面向於負荷側，而調感方式主要面向與大系統的電能傳輸。SVG是未來新一代的無功補償裝置，它既可以補償感性電流，也可補償容性電流，是當前無功補償方式的替代產品，它的市場在未來。市場是一個企業的生命，若沒有市場為依託，再先進的產品同樣等於零，因此開發新產品必須要有市場認可為保障。市場的概念又非常廣泛，同時存在針對性問題，即針對哪部分市場。企業涉足一個新領域需要一個被認可的過程，而這個過程最好從有市場需求且已經被市場認可的產品出發。根據目前國內無功補償市場的發展情況，高壓靜止無功補償系統產品開發。次序應該如下：採用真空開關投切電容器組（MSC）採用晶閘管串開關投切電容器組（TSC）採用晶閘管串開關投切電抗器（TCR）靜止無功發生器（SVG）成套裝置以上產品均用於35kV及以下高壓電力系統之中。上述次序不僅根據市場狀況分序，同時也從開發周期與工廠的實際情況出發，工廠不會出現投資開發過大或因為開發而暫時無法涉足市場問題。
上述幾個產品不存在原理實現問題，但存在實際產品化問題。產品的目的是要用戶接受，這就需要用戶的信息，避免閉門造車。而用戶對現有產品的評價是開發過程中主要解決的問題，這可能會造成開發控制系統功能強大、系統龐大。因此，建立一個大系統，並避免系統的瓶頸受限於將來對功能的需求是產品化要考慮的首要問題，這也是產品化的目標
市場可行性分析：
近年來，隨著我國電力裝機容量速度遞增，供電緊張的局面大為緩解。但是伴隨著供電量增加的同時，電網建設的速度明顯滯後，網路損耗問題日益突出。近幾年來，國家電力公司和各省市電力部門都開始重視這一問題。大家已普遍重視到降低網損是供電部門減小供電成本的重要突破口，也是今後增加供電量的重要手段。據估計，通過降損來提高供電量，成本僅為興建電廠成本的1/4～1/5，是非常可行的。在工程實踐中，以下幾種降損措施得到了重視：①改造電網結構，提高電壓等級和增加變電站所，合理分配有功與無功；②更換高能耗變壓器，採用新型節能變壓器；③加大導線截面積，縮短供電半徑；④採用無功功率補償裝置。第一種改造措施是基於對配電網長遠發展考慮的好辦法，它合理地改造不盡完善的供電網，可以提供10年以上電網高效、穩定的運行環境。但是由於工程投資巨大，投資回收期長，大多數地區在目前都難以開展此項工作。同樣，第二、三種措施投資亦甚是可觀，只有那些資金比較充足的地區可以考慮，而第四種措施投資最少。我國供電網長期以來由無功補償匱乏而造成的網損甚為可觀，這樣不但造成線損大、電壓波動大，而且直接影響輸電容量，有電也送不過去。通過無功補償來降低網損和提高電壓是一種投資少、回報高的方案，同其它幾種措施相比更適用於在全國范圍內推廣。電力系統中無功補償裝置具有重要地位，是變電站的必須裝置，其對於降低網損、提高供電容量、提高電壓質量具有決定性作用。電力系統每年大量興建和改建各種變電站，所以無功補償的市場容量是巨大的，據統計，近些年全國每年無功補償裝置安裝容量平均在6000萬千乏左右，而且每年仍以10%的容量遞增。2000年全國電力系統無功補償裝置總容量在20000萬千乏左右，其中電容器投切無功補償裝置的容量占總容量的85%（用電企業佔40%，電力企業佔45%）。可見，目前市場上絕大多數無功補償裝置仍是電容器投切方式。無功補償裝置的市場雖然很大，但是受到用戶購買力、觀念和重視程度等影響，在現階段多數用戶還是會首選價格低廉、維護簡單的電容器投切方式。但是隨著新型無功補償裝置技術的逐漸成熟、高功率電力電子器件可靠性的提高和成本的降低，不會用很長時間，TSC、TCR甚至SVG很快會占據無功補償市場。從目前的市場來看，真空開關投切電容器組（MSC）成套裝置屬於成熟技術產品，而晶閘管投切電容器組（TSC）和晶閘管投切電抗器（TCR）兩種產品已經開始進入市場，正在逐步被用戶採納和接受，但是靜止無功發生器（SVG）成套裝置屬於世界各國正在著重研究與開發的新一代無功補償產品，是所有無功補償產品中的「貴族化商品」，目前在世界各國成功並網運行的只有很少幾套。同時必須看到，作為高壓無功自動補償領域而言，靜止無功發生器（SVG）成套裝置是這一技術的最先進、最完善形式，也是企業能夠主導無功補償市場的核心產品。從技術角度上講，低電壓的SVC裝置目前已經在國內實用化；從高電壓領域上講，開發該裝置主要是解決好高壓開關串（晶閘管串）均壓、過電壓保護、運行監控以及其控制模塊防電暈與局部放電等幾個問題。上述問題在高電壓領域均屬常規問題，解決的手段較多。可見，目前開發高電壓靜止無功補償（SVC）裝置是可行的，也是必要的。該產品可應用於35kV及以下電網的靜止無功補償，通過對電網中采樣的電壓、電流進行實時數字信號處理，得出所需補償的無功量大小，確定投切支路。產品與技術的主要特點：①採用美國德州儀器（TI）公司TMS320C3x系列DSP晶元，運算速度快；②可以實現開關零電流投切，無開關涌流；③無功補償響應速度快，TSC與TCR裝置小於20ms；④優良的電磁兼容性能，抗強電磁干擾；⑤提供方便靈活遠程通訊介面。

2、晶閘管投切電容器（TSC）成套裝置

主要研究內容：
晶閘管投切電容器（TSC）型無功補償裝置利用大功率晶閘管通流容量大、開關頻率高的特點，可以廣泛用於頻繁連續動作，實時跟蹤調整無功功率的場合。TSC補償裝置開關無觸點，因而壽命遠高於真空開關投切方案，由於作為高壓無功補償，晶閘管需多級串聯，所以高壓晶閘管的串聯與保護均壓技術、電容器的過零投切技術等使得該方案技術含量及復雜性要遠高於電容器真空開關投切（MSC）型無功補償裝置。晶閘管投切電容器（TSC）型無功補償裝置是靈活輸電(FACTS)的一個重要發展方向。TSC設備具有可以根據系統情況調整功率因數，補償快速變化的感性功率，其響應時間可以小於20ms，電容在投切時不產生涌流與過電壓問題，補償調整可以在1/4個周波內完成，可以實現每相獨立補償，故不存在三相系統不平衡問題。電容器的容量以二進制形式設置，因而調整的范圍大，可提供遙控功能以實現系統的自動化，此外，裝置具有自身器件診斷功能，設備採用光纖隔離信號傳輸，故使用安全。高壓TSC裝置的工作原理如下圖所示。圖中采樣系統通過電壓、電流互感器將系統的電壓、電流信號數字化後送至控制系統；控制系統根據采樣信號計算出所需補償的無功，並依據二進制編碼規則確定投切電容器的支路，然後發出相應的觸發有效信號，此外，控制系統還可以監測整個TSC裝置的運行狀況；觸發信號產生在系統相電壓負峰值時刻，在控制系統發出有效信號時，觸發信號才送至光纖傳輸系統；在TSC裝置中採用光纖傳輸觸發信號可以有效地將裝置的高壓部分與低壓控制部分分隔開，避免高壓側對低壓控制部分的干擾，有效地保護低壓迴路；開關側觸發迴路可以將光纖傳輸過來的觸發脈沖信號經光電轉換後轉換為電信號，經過變換，發出晶閘管開關所需的觸發脈沖，使補償電容器投入運行。開關串為一系列晶閘管/整流管相串聯，整流管在系統電壓/dt<0時給電容器充電，這樣晶閘管可以實現零電壓觸發，使得整個投切過程無過電壓與涌流產生。
主要技術指標：
額定電壓：35kV,10kV,6kV；
額定容量：300kvar～30000kvar；
額定頻率：50Hz/60Hz；
控制方式：過零觸發；
工作方式：具有手動補償和自動補償兩種工作方式。
響應速度：≤0.02s
電容器組：100～900kvar/每支路
保護：過流，過電壓，開關故障保護，越限報警和保護閉鎖功能。
測量系統：數字信號測量系統（DSP），一個周波（20ms）內能對電網的各項參數進行測量。
通信介面：RS-232/RS-485通訊介面，電網數據可儲存三個月以上。
顯示：中文界面，漢字提示，實時顯示電網的主要參數，有背光顯示功能。
應用領域：
用於高壓和低壓配電系統電容器補償裝置的自動調節，提高電網功率因數。

3、靜止無功發生器（SVG）成套裝置

主要研究內容：
靜止無功發生器（StaticVarGenerator）裝置作為無功補償系統的最先進形式，在歐洲被稱為ASVC（AdvanceStaticVarCompensator）。SVG實際上是一個由電力電子高功率器件組成的閥陣列，作為逆變器，將直流側電壓轉換為交流側電壓，與系統並列運行，其結構原理如下圖所示。在實際SVG裝置時會遇到以下問題：1）如何減小輸出無功電流中的諧波成分；2）如何擴大SVG裝置的容量以符合系統的要求；3）如何增加輸出電壓，以便SVG裝置接入更高電壓等級的系統。如果解決上述問題，可以考慮以下措施：1）採用串聯或並聯GTO（或IGBT），以提高容量和電壓；2）採用多組逆變器串聯的多重化結構，提高容量和電壓，減少輸出電壓和電流中的諧波；3）採用適當的PWM技術，以減少諧波成分。在實際大容量的SVG製造上，這幾項措施可同時採用；較小容量的SVG可能採用簡單一些的結構。除了小容量的模型化SVG裝置以外，多重化技術是必須採用的。在多重化技術中，利用幾個單相或三相逆變器產生相位相差若干角度的方波電壓，然後用變壓器將此不同相位的方波電壓串聯在一起，所形成的結果電壓呈階梯狀，更接近於正弦，所以輸出電壓含更少的諧波成分。實用的多重化方案如下圖所示，其中變壓器的一次側是串聯的，其電壓是各二次側電壓之和，但是各變壓器二次側電壓的相位、變壓比不盡相同，各方波電壓的寬度也可能不同，因此一次側串聯後形成的階梯波可能是不等階的。
SVG裝置採用多重化的目的是使輸出電壓和電流接近正弦波，在SVG的結構化設計時，應以總諧波畸變率最小作為控制目標函數，求適當的脈寬、相位和幅值組合。此外，GTO和其他開關器件串聯使用時，要求同一橋臂上各器件動作一致。這就要求各元件開關特性充分一致，但是考慮到GTO的頻率不能過高，各GTO元件在開通和關斷時參數不可能完全相同，則可以採用較低的脈寬調制頻率實現多重化設計，以減少總諧波畸變率，同時提高SVG容量。
該補償裝置可以實現：在穩定狀態下，維持系統電壓不變，或按要求調壓；在穩定狀態下，維持系統某處的無功功率最小，或按經濟性等要求調節無功量；在動態或暫態時，按系統穩定性要求調節無功量以提高穩定極限或抑制振盪。
產品關鍵技術：
高壓靜止無功補償成套系統裝置可以根據系統情況調整功率因數，補償快速變化的感性功率；電容在投切時不產生涌流與過電壓問題；可以實現每相獨立補償，故不存在三相系統不平衡問題；電容器的容量以二進制形式設置，因而調整的范圍大。此外，裝置具有自身器件診斷功能，設備採用光纖隔離信號傳輸，故使用安全。產品的關鍵技術有：①控制系統能夠對系統電壓、電流檢測，經計算確定投切支路；能夠准確發出觸發控制信號；可以提供一個遠程式控制制標准通訊介面；可以實現裝置開關串的故障自診斷功能；控制系統必須運行可靠。②晶閘管開關串過電壓與過電流保護採取措施進行靜態均壓保護；消除雷電過電壓與開關串的局部放電；晶閘管開關串的動態均壓技術，抑制晶閘管開關時過高的電壓與電流上升率；合理設計晶閘管/整流管模塊與開關側觸發電路實際安裝結構；開關串高壓部分的防電暈設計，需要對高壓部分作具體的數值分析，計算出合理的可加工結構參數；高壓部分絕緣材料應具有良好的沿面放電特性。③自診斷監測方法：裝置由串級變壓器鐵芯可以采樣電壓，並監測這一電壓的變化情況，因而可以對晶閘管開關串故障及時報警，以避免故障的進一步擴大；裝置可以監測開關串支路退出運行時的泄露電流。此外，為了降低製造成本也可以採用經降壓變壓器在低壓側補償方式或利用變壓器作為開關的方式（即在低壓側利用晶閘管使變壓器開路與短路），但這些方法都會使得系統的穩定性降低且過渡過程精確分析困難。可見，高壓靜止無功補償成套系統裝置是將高電壓、電力電子與計算機控制技術相結合的產物，因而屬高技術產品，是今後我國無功補償設備發展的一個重要方向。由於使用晶閘管的靜止無功補償裝置具有優良的性能，可以預測，在一定時期內其市場必將一直迅速而穩定地增長，占據靜止無功補償裝置的主導地位。尤其是應用在電壓等級較高的電力系統中，對提高系統的穩定性、運行安全性、提高輸電效率等方面更有著重要的現實意義。因此，開發高壓無功補償裝置產品不僅可以帶來相當可觀的經濟效益，而且對我國電力工業的進一步發展有著積極的促進作用。

4、電力有源濾波器（APF）成套裝置

主要研究內容：

Ⅷ 跪求無功補償復合開關的原理和設計

無功補償 無功功率補償裝置在電子供電系統中所承擔的作用是提高電網的功率因數，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環境。所以無功功率補償裝置在電力供電系統中處在一個不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補償裝置，可以做到最大限度的減少網路的損耗，使電網質量提高。反之，如選擇或使用不當，可能造成供電系統，電壓波動，諧波增大等諸多因素。
一、按投切方式分類:
1. 延時投切方式
延時投切方式即人們熟稱的"靜態"補償方式。這種投切依靠於傳統的接觸器的動作，當然用於投切電容的接觸器專用的，它具有抑制電容的涌流作用，延時投切的目的在於防止接觸器過於頻繁的動作時，電容器造成損壞，更重要的是防備電容不停的投切導致供電系統振盪，這是很危險的。當電網的負荷呈感性時，如電動機、電焊機等負載，這時電網的電流滯帶後電壓一個角度，當負荷呈容性時，如過量的補償裝置的控制器，這是電網的電流超前於電壓的一個角度，即功率因數超前或滯後是指電流與電壓的相位關系。通過補償裝置的控制器檢測供電系統的物理量，來決定電容器的投切，這個物理量可以是功率因數或無功電流或無功功率。
下面就功率因數型舉例說明。當這個物理量滿足要求時，如cosΦ超前且>0.98，滯後且>0.95，在這個范圍內，此時控制器沒有控制信號發出，這時已投入的電容器組不退出，沒投入的電容器組也不投入。當檢測到cosΦ不滿足要求時，如cosΦ滯後且<0.95，那麼將一組電容器投入，並繼續監測cosΦ如還不滿足要求，控制器則延時一段時間（延時時間可整定），再投入一組電容器，直到全部投入為止。當檢測到超前信號如cosΦ<0.98,即呈容性載荷時，那麼控制器就逐一切除電容器組。要遵循的原則就是：先投入的那組電容器組在切除時就要先切除。如果把延時時間整定為300s，而這套補償裝置有十路電容器組，那麼全部投入的時間就為30分鍾，切除也這樣。在這段時間內無功損失補只能是逐步到位。如果將延時時間整定的很短，或沒有設定延時時間，就可能會出現這樣的情況。當控制器監測到cosΦ〈0.95，迅速將電容器組逐一投入，而在投入期間，此時電網可能已是容性負載即過補償了，控制器則控制電容器組逐一切除，周而復始，形成震盪，導致系統崩潰。是否能形成振盪與負載的性質有密切關系，所以說這個參數需要根據現場情況整定，要在保證系統安全的情況下，再考慮補償效果。
2. 瞬時投切方式
瞬時投切方式即人們熟稱的"動態"補償方式，應該說它是半導體電力器件與數字技術綜合的技術結晶，實際就是一套快速隨動系統，控制器一般能在半個周波至1個周波內完成采樣、計算，在2個周期到來時，控制器已經發出控制信號了。通過脈沖信號使晶閘管導通，投切電容器組大約20-30毫秒內就完成一個全部動作，這種控制方式是機械動作的接觸器類無法實現的。動態補償方式作為新一代的補償裝置有著廣泛的應用前景。現在很多開關行業廠都試圖生產、製造這類裝置且有的生產廠已經生產出很不錯的裝置。當然與國外同類產品相比從性能上、元器件的質量、產品結構上還有一定的差距。
動態補償的線路方式
(1)LC串接法原理如圖1所示
這種方式採用電感與電容的串聯接法，調節電抗以達到補償無功損耗的目的。從原理上分析，這種方式響應速度快，閉環使用時，可做到無差調節，使無功損耗降為零。從元件的選擇上來說，根據補償量選擇1組電容器即可，不需要再分成多路。既然有這么多的優點，應該是非常理想的補償裝置了。但由於要求選用的電感量值大，要在很大的動態范圍內調節，所以體積也相對較大，價格也要高一些，再加一些技術的原因，這項技術到目前來說還沒有被廣泛採用或使用者很少。
(2)採用電力半導體器件作為電容器組的投切開關，較常採用的接線方式如圖2。圖中BK為半導體器件，C1為電容器組。這種接線方式採用2組開關，另一相直接接電網省去一組開關，有很多優越性。
作為補償裝置所採用的半導體器件一般都採用晶閘管，其優點是選材方便，電路成熟又很經濟。其不足之處是元件本身不能快速關斷，在意外情況下容易燒毀，所以保護措施要完善。當解決了保護問題，作為電容器組投切開關應該是較理想的器件。動態補償的補償效果還要看控制器是否有較高的性能及參數。很重要的一項就是要求控制器要有良好的動態響應時間，准確的投切功率，還要有較高的自識別能力，這樣才能達到最佳的補償效果。
當控制器採集到需要補償的信號發出一個指令（投入一組或多組電容器的指令），此時由觸發脈沖去觸發晶閘管導通，相應的電容器組也就並人線路運行。需要強調的是晶閘管導通的條件必須滿足其所在相的電容器的端電壓為零，以避免涌流造成元件的損壞，半導體器件應該是無涌流投切。當控制指令撤消時，觸發脈沖隨即消失，晶閘管零電流自然關斷。關斷後的電容器電壓為線路電壓交流峰值，必須由放電電阻盡快放電，以備電容器再次投入。
元器件可以選單項晶閘管反並聯或是雙向晶閘管，也可選適合容性負載的固態接觸器，這樣可以省去過零觸發的脈沖電路，從而簡化線路，元件的耐壓及電流要合理選擇，散熱器及冷卻方式也要考慮周全。
3.混合投切方式
實際上就是靜態與動態補償的混合，一部分電容器組使用接觸器投切，而另一部分電容器組使用電力半導體器件。這種方式在一定程度上可做到優勢互補，但就其控制技術，目前還見到完善的控制軟體，該方式用於通常的網路如工礦、小區、域網改造，比起單一的投切方式拓寬了應用范圍，節能效果更好。補償裝置選擇非等容電容器組，這種方式補償效果更加細致，更為理想。還可採用分相補償方式，可以解決由於線路三相不平行造成的損失。
4. 在無功功率補償裝置的應用方面，選擇那一種補償方式，還要依電網的狀況而定，首先對所補償的線路要有所了解，對於負荷較大且變化較快的工況，電焊機、電動機的線路採用動態補償，節能效果明顯。對於負荷相對平穩的線路應採用靜態補償方式，也可使用動態補償裝置。一般電焊工作時間均在幾秒鍾以上，電動機啟動也在幾秒鍾以上，而動態補償的響應時間在幾十毫秒，按40毫秒考慮則從40毫秒到5秒鍾之內是一個相對的穩態過程，動態補償裝置能完成這個過程。
二、無功功率補償控制器
無功功率補償控制器有三種采樣方式，功率因數型、無功功率型、無功電流型。選擇那一種物理控制方式實際上就是對無功功率補償控制器的選擇。控制器是無功補償裝置的指揮系統，采樣、運算、發出投切信號，參數設定、測量、元件保護等功能均由補償控制器完成。十幾年來經歷了由分立元件--集成線路--單片機--DSP晶元一個快速發展的過程，其功能也愈加完善。就國內的總體狀況，由於市場的需求量很大，生產廠家也愈來愈多，其性能及內在質量差異很大，很多產品名不符實，在選用時需認真對待。在選用時需要注意的另一個問題就是國內生產的控制器其名稱均為"XXX無功功率補償控制器"，名稱里出現的"無功功率"的含義不是這台控制器的采樣物理量。采樣物理量取決於產品的型號，而不是產品的名稱。
1.功率因數型控制器
功率因數用cosΦ表示，它表示有功功率在線路中所佔的比例。當cosΦ=1時，線路中沒有無功損耗。提高功率因數以減少無功損耗是這類控制器的最終目標。這種控制方式也是很傳統的方式，采樣、控制也都較容易實現。
* "延時"整定，投切的延時時間，應在10s-120s范圍內調節 "靈敏度"整定，電流靈敏度，不大於0-2A 。
* 投入及切除門限整定，其功率因數應能在0.85（滯後）-0.95（超前）范圍內整定。
* 過壓保護設量
* 顯示設置、循環投切等功能
這種采樣方式在運行中既要保證線路系統穩定、無振盪現象出現，又要兼顧補償效果，這是一對矛盾，只能在現場視具體情況將參數整定在較好的狀態下工作。即使調整的較好，也無法禰補這種方式本身的缺陷，尤其是在線路重負荷時。舉例說明：設定投入門限；cosΦ=0.95（滯後）此時線路重載荷，即使此時的無功損耗已很大，再投電容器組也不會出現過補償，但cosΦ只要不小於0.95，控制器就不會再有補償指令，也就不會有電容器組投入，所以這種控制方式建議不做為推薦的方式。
2. 無功功率（無功電流）型控制器
無功功率（無功電流）型的控制器較完善的解決了功率因數型的缺陷。一個設計良好的無功型控制器是智能化的，有很強的適應能力，能兼顧線路的穩定性及檢測及補償效果，並能對補償裝置進行完善的保護及檢測，這類控制器一般都具有以下功能：
* 四象限操作、自動、手動切換、自識別各路電容器組的功率、根據負載自動調節切換時間、諧波過壓報警及保護、線路諧振報警、過電壓保護、線路低電流報警、電壓、電流畸變率測量、顯示電容器功率、顯示cosΦ、U、I、S、P、Q及頻率。
由以上功能就可以看出其控制功能的完備，由於是無功型的控制器，也就將補償裝置的效果發揮得淋漓盡致。如線路在重負荷時，那怕cosΦ已達到0.99（滯後），只要再投一組電容器不發生過補，也還會再投入一組電容器，使補償效果達到最佳的狀態。採用DSP晶元的控制器，運算速度大幅度提高，使得富里葉變換得到實現。當然，不是所有的無功型控制器都有這么完備的功能。國內的產品相對於國外的產品還存在一定的差距。
3. 用於動態補償的控制器
對於這種控制器要求就更高了，一般是與觸發脈沖形成電路一並考慮的，要求控制器抗干擾能力強，運算速度快，更重要的是有很好的完成動態補償功能。由於這類控制器也都基於無功型，所以它具備靜態無功型的特點。
目前，國內用於動態補償的控制器，與國外同類產品相比有較大的差距，一是在動態響應時間上較慢，動態響應時間重復性不好；二是補償功率不能一步到位，沖擊電流過大，系統特性容易漂移，維護成本高、造成設備整體投資費用高。另外，相應的國家標准也尚未見到，這方面落後於發展。
三、濾波補償系統
由於現代半導體器件應用愈來愈普遍，功率也更大，但它的負面影響就是產生很大的非正弦電流。使電網的諧波電壓升高，畸變率增大，電網供電質量變壞。
如果供電線路上有較大的諧波電壓，尤其5次以上，這些諧波將被補償裝置放大。電容器組與線路串聯諧振，使線路上的電壓、電流畸變率增大，還有可能造成設備損壞，再這種情況下補償裝置是不可使用的。最好的解決方法就是在電容器組串接電抗器來組成諧波濾波器。濾波器的設計要使在工頻情況下呈容性，以對線路進行無功補償，對於諧波則為感性負載，以吸收部分諧波電流，改善線路的畸變率。增加電抗器後，要考慮電容端電壓升高的問題。
濾波補償裝置即補償了無功損耗又改善了線路質量，雖然成本提高較多，但對於諧波成分較大的線路還是應盡量考慮採用，不能認為裝置一時不出問題就認為沒有問題存在。很多情況下，採用五次、七次、十一次或高通濾波器可以在補償無功功率的同時，對系統中的諧波進行消除。
無功動態補償裝置工作原理與結構特點
無功動態補償裝置由控制器、晶閘管、並聯電容器、電抗器、過零觸發模塊、放電保護器件等組成。裝置實時跟蹤測量負荷的電壓、電流、無功功率和功率因數，通過微機進行分析，計算出無功功率並與預先設定的數值進行比較，自動選擇能達到最佳補償效果的補償容量並發出指令，由過零觸發模塊判斷雙向可控硅的導通時刻，實現快速、無沖擊地投入並聯電容器組。

無功補償常出現的問題
1、電容器損壞頻繁。
2、電容器外熔斷器在投切電容器組及運行中常發生熔斷。
3、電容器組經常投入使用率低。
針對以上問題，我們認為有必要進行專題研究，對無功補償設備進行綜合整治，以達到無功補償設備使用化運行，提高電網電壓無功質量和電能合格率。針對上述情況我們分析可能存在的原因如下：
1、電容器損壞主要原因由於在選擇電壓等級時沒有考慮諧波背景的影響，造成所選擇的電壓等級偏低，長期運行電容器將容易損壞。
2、電容器外熔斷器經常發生熔斷，主要是合閘涌流對熔斷器的沖擊或者熔斷器額定電流的選擇偏小造成的，或是不同電抗率組別的電容器組投切順序不當所致。
電容器投入使用率低主要是由於在電容器容量選擇及分配不當造成的。

Ⅸ 怎麼理解柔性交流輸電系統設備

串聯補償裝置、並聯補償裝置和綜合控制裝置是柔性交流輸電系統中的主要設備。
①串聯補償裝置，如晶閘管控制串聯電容器(TCSC)、晶閘管控制串聯電抗器(TCSR)，靜止同步串聯補償器(SSSC)等，主要用於改變系統的有功潮流分布，提高系統的輸送容量和暫態穩定性等;
②並聯補償裝置，如靜止無功補償器(SVC)，晶閘管控制制動電阻器(TCBR)、靜止同步補償器(STATCOM)等，主要用於改善系統的無功分布，進行電壓調整和提高系統電壓穩定性等;
③綜合控制裝置，如統一潮流控制器(UPFC)等，綜合了串、並聯補償的功能和特點，是實現電力網路控制潮流，阻尼振盪，提高系統穩定性等多種功能的得力措施。

Ⅹ PID串聯補償器的設計

PID串聯補償器的設
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