基于晶闸管的串联补偿装置的设计

Ⅰ 无功补偿控制器的设计要求及设计方法

1、对测量精度的要求
要实现精确的无功补偿就必须对无功电流进行准确的测量。
因为电压的变化范围较小，因此对电压的测量精度要求不高，通常有1%的测量精度就足够了。通常的情况下，不测量电压也可以实现很好的无功补偿控制，对电压的测量主要是为了实现过压、欠压、以及缺相等保护功能。
对电流的测量灵敏度要求要高一些。对于使用8位单片机的低档控制器，测量灵敏度要达到1%以上。注意这里强调的是“测量灵敏度”而不是“测量精度”， 1%的电流测量灵敏度即相当于可以区分1%的电流变化，例如电流互感器的一次电流为500A，则意味着可以区分从100A到105A的电流变化，并不要求100A的电流测量值绝对准确。对于使用DSP或32位单片机的高档控制器，测量灵敏度要达到0.1%以上，否则就谈不到高档了。同样的道理，测量的灵敏度要达到0.1%，意味着测量值应该有4位有效数字，但同样并不要求绝对准确。对无功补偿控制器要求0.1%的测量精度是不现实的，也没有实际意义。但是控制器的测量值最好能在现场进行校正。
对功率因数测量的灵敏度最好要达到0.001。准确地说，应该是对相位差的测量要求，因为测量无功功率并不需要使用功率因数值。这里要强调一点，对无功电流的计算应该使用Iq=I×sinφ的公式来进行计算，而sinφ的值应该根据相位差的值直接进行计算，不能使用sinφ=(1-cosφ2)1/2的公式计算，否则当相位差在0度附近时，cosφ的微小变化会导致sinφ的很大变化，导致sinφ的值误差太大。例如cosφ=0.99时，对应的相位差是8.1度，对应的sinφ值为0.14，意味着0—0.14之间其他sinφ值检测不到。
对相位差的测量要求达到整个-180—+180度范围。有一些控制器具有电流互感器接反的自动识别功能，这种控制器以有功必须为正值来判断互感器的正反，相当于-90—+90度范围，这就可能以下的问题：
（1）当负荷处于发电状态时会出现检测错误。
（2）当负荷为纯电感或纯电容时，由于有功电流约等于零，可能会将电感误判断为电容或者将电容误判断为电感。而负荷为纯电容的状态经常会出现，例如负荷为单一大负荷而负荷停机时，无功补偿电容器尚在运行，于是变压器二次电流就变为纯电容电流，如果将这个电流误判为电感电流，控制器就会继续投入电容器，直至将所有的电容器全部投入运行，造成严重的过补偿现象。
2、显示器的选择
最常用的显示器件就是LED数码管，LED数码管价格低廉、可靠性高。最好使用多位组合的LED数码管，这样可以大量减少线路板连线并且减少焊接安装工作量。
很多人比较热衷于使用液晶显示器，液晶显示器可以显示汉字，在有照明的情况下也比较省电，但是液晶显示器的最大问题是低温性能不好，通常在-10℃以下不能正常显示。所以除非能够确定控制器的使用环境温度在-10℃以上，否则不要使用液晶显示器。
3、参数设定功能
对于以无功电流或无功功率为依据进行控制的无功补偿控制器，参数设定功能是必备的。
在控制器制造的时候，电容器的额定容量，电流互感器的变比等参数无法事先确定，只能根据无功补偿装置的实际情况及现场情况进行设定，因此控制器必须具备参数设定功能。设定的参数应保证不会因掉电而丢失。
最直接的保存设定参数的方法就是使用EEPROM器件，如24C02等。有一些单片机具有片内EEPROM，这样就可以减少外围器件数量。还有一些单片机具有在应用编程功能，也就是说，可以在程序运行过程中修改片内FLASH程序存储器的内容。对于这类单片机也可以将设定参数保存在FLASH程序存储器中，不过在应用编程的程序设计比较复杂一些。
4、保护功能的设计
电容器的过载无非是由于电压过高或者是谐波过大而引起，因此在控制器中设计过电压保护功能是必要的。在能力允许的情况下，应该在控制器中设计电压谐波检测功能，因为导致电容器谐波过载的根本原因是电压畸变，检测电压谐波就可以实现对电容器的谐波过载保护。有了过电压保护和谐波过载保护则热继电器就可以取消。既节省了体积与成本又减少了故障点。
5、电容器的投入与切除控制策略
电容器的投入与切除应该分步进行，不应在一步操作中同时投入或者切除多台电容器。否则过大的电流突变会对系统造成比较大的影响，也不利于实现精确的补偿效果。
同时，对于安装有不同规格电容器的补偿装置，电容器的投切应该尽量简洁，以便尽量减少电容器的投切次数，并且可以最快的满足补偿要求。不应按最小步进台阶一步一步递增或递减。
例如补偿装置中共有三种规格的电容器，分别为10Kvar、20Kvar、40Kvar，如果测量出所需要的无功补偿量为40var以上，则应该直接投入一台40var的电容器。同样的道理，当测量出多余的无功补偿量为30var以上，则应该直接切除一台40var的电容器。
6、输出电路的设计
通常控制器的输出都是用于控制交流接触器或复合开关，最常见的就是220V交流输出。输出的路数视要求而定，通常10路就可以了。
最常见的输出元件是电磁继电器，选用电磁继电器的最重要的原则是继电器衔铁本身不能与接点有电连接，不少继电器的衔铁本身就是动接点的一部分，于是继电器铁芯带电，当线圈绝缘出现问题时，强电就会窜入控制部分造成严重损坏。而对于衔铁与接点没有电连接的继电器，则不会出现强电窜入控制部分的现象。
当电磁继电器接点断开时，由于接触器线圈是大电感电流不能瞬变，会产生很高的电弧电压，因此必须连接阻容吸收元件，否则会产生严重的干扰。
输出元件也可以使用电子继电器，电子继电器的内部是晶闸管，由于晶闸管可以电流过零关断，因此不需要使用阻容吸收元件，并且驱动电压电流都很小,比较容易实现控制。质量好的电子继电器价格较高。质量不好的电子继电器容易产生误触发，造成上电时接触器抖动。
输出电路也可以使用双向晶闸管，这时晶闸管的驱动电路稍微复杂一些，但是成本很低,可靠性也可以做得很好。

Ⅱ 晶闸管做为无功功率补偿电路开关装置时的技术要求。

使用Hi-Com 双向可控硅，它和传统的双向可控硅的内部结构有差别。差别之一是内部的二个“闸流管”分隔得更好，减少了互相的影响。这带来下列好处：
1. 高 dV COM /dt。能控制电抗性负载，在很多场合下不需要缓冲电路，保证无故障切换。这降低了元器件数量、底板尺寸和成本，还免去了缓冲电路的功率耗散。
2. 高 dI COM /dt。切换高频电流或非正弦波电流的性能大为改善，而不需要在负载上串联电感，以限制dI COM /dt。
3. 高 dV D /dt。双向可控硅在高温下更为灵敏。高温下，处于截止状态时，容易因高 dV/dt 下的假触发而导通。Hi-Com 双向可控硅减少了这种倾向。从而可以用在高温电器，控制电阻性负载，而传统的双向可控硅则不能用。
内部结构差别的另一反映是 3+ 象限触发是不可能的。在大部分情况下这不成为问题，因为这个触发象限最少描述，也最少应用。所以直接用 Hi-Com 双向可控硅取代相当型号的传统双向可控硅几乎总是可以的。

Ⅲ 晶闸管控制串联电容器的建模与仿真实训报告

随着国内电力系统等行业对串联电容器补偿装置(以下简称串补) 需求量的的 逐年增加,研究串联电容器型式试验就显得非常重要,可靠,准确地检测其试验电 流更是重中之重,它对确保型式试验成功起关键作用.本文主要从理论,实践方面 分析研究串联电容器型式试验中的阻尼放电问题,提出用罗氏线圈作为检测阻尼放 电电流波形的常规传感器,并建立一套仿真模型用于优化串联电容器型式试验和罗 氏线圈等电磁参数,确保串补用电容器型式试验可靠成功进行[1]. 利用 MATLAB 强大的数值仿真和数据处理能力,可对电气工程及其自动化专业 的"自动控制原理","电力电子技术","电机及拖动基础","电力系统稳态 分析"和"数字信号处理"等课程内容进行仿真,研究,然而在这方面的教学应用 文献较多.引,并且大都停留在如何对 MATLAB/sIMuLINK 软件的操作和使用问题, 其实对于大多数软件本身操作和使用可参照其详细的帮助说明. 本文重点以两个学 生的毕业设计内容和仿真结果为例, 从专业教学环节角度探讨该仿真软件在电气工 程类教学中的应用, 从而培养本科生应用所学专用知识提高工程问题的建模和分析 能力. 串补电容器就是在电力系统中串补使用的一种电力电容器. 它在灵活交流输电 技术中起着提高系统的功率因数,改善系统的电压调整率,增加系统的传输容量和 提高系统的稳定性等重要作用[2].
2 电容器及其相关知识 2.1 电容器的基础知识 电容器是在两个金属电极中间夹一层绝缘材料(介质)构成,它是一种储存电 能的元件,在电路中具有交流耦合,旁路,滤波,信号调谐等作用. (1)电容器的分类 ①电容器按结构可分为固定电容器,可变电容器,微调电容器. ②按介质可分为空气介质电容器,固体介质(云母,陶瓷,涤纶等)电容器及 电解电容器. ③按有无极性可分为有极性电容器和无极性电容器. (2)常用的电容器 ①圆片形瓷介电容器 瓷介电容器的主要特点是介质损耗较低,电容量对温度,频率,电压和时间的 稳定性都比较高,常用在高频电路及对电容器要求比较高的场所. ②圆片形低频瓷介电容器 该电容器供电子设备中对损耗和容量稳定性要求不高的电路使用或作旁路, 耦 合之用. ③低频独石瓷介电容器 低频独石瓷介电容器用于旁路和低频隔直电路,特别适用于半导体电子电路, 具有体积小,电容量大,特性稳定,电感小和高频性能好等优点. ④云母电容器 云母电容器用于直流,交流和脉冲电路.云母电容器具有优良的电气性能,绝 缘强度高,损耗小,而且温度,频率特性稳定,但抗潮湿性能差. ⑤金属化纸介电容器 金属化纸介电容器的体积仅相当于纸介电容器的 1/4.其主要特点是具有自愈 作用,当介质发生局部击穿后,经自愈作用,其电气性能可恢复到击穿前的状态, 但绝缘性能较差.该电容器广泛应用于自动化仪表和家用电器中,但不适用于高频 电路,它的工作频率一般不宜超过几十千赫. ⑥涤纶电容器 涤纶电容器是塑料薄膜电容器 (聚苯乙烯, 聚丙烯, 涤纶, 聚碳酸酯电容器等) 中的一种,也是塑料薄膜电容器中产量较大,应用最广泛的一种,其电容量及耐压 范围最宽.涤纶电容器的电参数随温度变化较大,其中容量在温度超过 100℃以后 随温度的升高而急剧增加,因此它不宜作功率交流电容器,为使电容量稳定,应在 80~100℃下使用较好. ⑦铝电解电容器 铝电解电容器用于直流或脉冲电路. 该电容器是有极性的, 除正, 负引出头外, 外壳为负极 ⑧钽电解电容器 钽电解电容器主要用于替补铝电解电容器性能参数难以满足要求的电路中, 例 如,用于要求电容器体积小,上下限度范围宽,频率特性和阻抗特性要求高,产品 稳定性,可靠性要求较高的电路.电视机,录像机,摄像机,高保真音响设备等也 选用部分钽电解电容器,以提高整机质量.但电解电容器的价格较高. (3)电容器的符号 图 2.1 电容器的不同表示 (4)电容器的主要性能指标 ①标称容量和允许误差:电容器储存电荷的能力,常用的单位是 F,uF,pF. 电容器上标有的电容数是电容器的标称容量. 电容器的标称容量和它的实际容量会 有误差.常用固定电容允许误差的等级见表 3.常用固定电容的标称容量系列见表 4.一般,电容器上都直接写出其容量,也有用数字来标志容量的,通常在容量小 于 10000pF 的时候,用 pF 做单位,大于 10000pF 的时候,用 uF 做单位.为了简便 起见,大于 100pF 而小于 1uF 的电容常常不注单位.没有小数点的,它的单位是 pF,有小数点的,它的单位是 uF.如有的电容上标有"332"(3300pF)三位有效 数字,左起两位给出电容量的第一,二位数字,而第三位数字则表示在后加 0 的个 数,单位是 pF.

Ⅳ 低压功率因数自动补偿装置的设计

呵呵
这么大个课题，才给15分，太贱了，完成这个项目，投产每年至少赢利15万元啊！

Ⅳ 基于晶闸管控制的斩波电路设计

单相交流调压电路的设计问题....
最原始的是串联电阻、串联电感，
变压器次级抽头调节、旋转变压器调节、各种有载荷条件下调节、励磁调节、自耦变压、磁放大器、闸流管等等，太多啦，只是凭借记忆即兴键入回答。
俺就用美国GE通用公司的有载调节电力变压器做电动车的驱动电机啊。
对于学生，就有用可控硅移动相位调压为最简单，注意要经过降压变压器隔离，以保证人身安全，用摩托车灯泡做负载，这移动相位电路可以用一个电阻与一个电容组合的电桥，那是老外发明的，在1970年中国公开出版的书籍上有介绍，本人未到达退休年龄，是中年人啊，别误会。
当年时兴用单结晶体管，是负阻器件，现在流行类似的负阻二极管，在节能灯电路里面就很常见啊，前者同步控制容易，能直接输出触发脉冲给可控硅，耦合简便。如果蒋述卓、胡军给路费，本人愿意免费陪你完成整个硬件的调试。
不少白炽灯泡调光器是用后者与手动调节电位器组成交流调压电路。
现在学生作业爱用单片机产生移动相位触发功能，是标准题材。
基础的电力专用学生，就应该用PWM脉冲正弦波调节，这样没有谐波产生，输出功率大，基本上都是在国外专用集成电路垄断下作简单的应用而已。

Ⅵ 功率因数自动补偿控制器的设计

功率因数自动补偿控制器的设计我会提前帮你准备.

Ⅶ 谁来帮帮我这个毕业设计啊!!!如何基于 CPLD设计并实现单相晶闸管交流全周波调功器

主要研究内容：
高压静止无功补偿成套装置是应用在电力系统中，可以根据负载变化随时调节补偿无功的自动化装置。根据补偿方法可分为调容式、调感式与静止无功发生器（SVG）方式，其中调容与调感方式属无源方式，SVG属有源方式。目前市场上出现的多为无源方式，其中调容方式正逐步成为主要的补偿方式。其主要原因在于调容方式占地面积小、成本低，且更换电力电子器件后对系统无突变过程。调感方式是采用电抗器与晶闸管作为支路，通过调节晶闸管的导通角度来达到调节无功补偿的目的，而一般场合系统需要补偿容性无功电流，因此调感方式需要匹配足够容量的大电容，通过改变电感电流达到调节电容的目的。此外，调节电感的导通角势必产生电流谐波，需要有滤波装置相配合；通常调感方式多用于补偿超高压系统的对地杂散电容，以避免末端电压升高问题。调容与调感属于应用不同场合两类产品，调容方式更适用于面向于负荷侧，而调感方式主要面向与大系统的电能传输。SVG是未来新一代的无功补偿装置，它既可以补偿感性电流，也可补偿容性电流，是当前无功补偿方式的替代产品，它的市场在未来。市场是一个企业的生命，若没有市场为依托，再先进的产品同样等于零，因此开发新产品必须要有市场认可为保障。市场的概念又非常广泛，同时存在针对性问题，即针对哪部分市场。企业涉足一个新领域需要一个被认可的过程，而这个过程最好从有市场需求且已经被市场认可的产品出发。根据目前国内无功补偿市场的发展情况，高压静止无功补偿系统产品开发。次序应该如下：采用真空开关投切电容器组（MSC）采用晶闸管串开关投切电容器组（TSC）采用晶闸管串开关投切电抗器（TCR）静止无功发生器（SVG）成套装置以上产品均用于35kV及以下高压电力系统之中。上述次序不仅根据市场状况分序，同时也从开发周期与工厂的实际情况出发，工厂不会出现投资开发过大或因为开发而暂时无法涉足市场问题。
上述几个产品不存在原理实现问题，但存在实际产品化问题。产品的目的是要用户接受，这就需要用户的信息，避免闭门造车。而用户对现有产品的评价是开发过程中主要解决的问题，这可能会造成开发控制系统功能强大、系统庞大。因此，建立一个大系统，并避免系统的瓶颈受限于将来对功能的需求是产品化要考虑的首要问题，这也是产品化的目标
市场可行性分析：
近年来，随着我国电力装机容量速度递增，供电紧张的局面大为缓解。但是伴随着供电量增加的同时，电网建设的速度明显滞后，网络损耗问题日益突出。近几年来，国家电力公司和各省市电力部门都开始重视这一问题。大家已普遍重视到降低网损是供电部门减小供电成本的重要突破口，也是今后增加供电量的重要手段。据估计，通过降损来提高供电量，成本仅为兴建电厂成本的1/4～1/5，是非常可行的。在工程实践中，以下几种降损措施得到了重视：①改造电网结构，提高电压等级和增加变电站所，合理分配有功与无功；②更换高能耗变压器，采用新型节能变压器；③加大导线截面积，缩短供电半径；④采用无功功率补偿装置。第一种改造措施是基于对配电网长远发展考虑的好办法，它合理地改造不尽完善的供电网，可以提供10年以上电网高效、稳定的运行环境。但是由于工程投资巨大，投资回收期长，大多数地区在目前都难以开展此项工作。同样，第二、三种措施投资亦甚是可观，只有那些资金比较充足的地区可以考虑，而第四种措施投资最少。我国供电网长期以来由无功补偿匮乏而造成的网损甚为可观，这样不但造成线损大、电压波动大，而且直接影响输电容量，有电也送不过去。通过无功补偿来降低网损和提高电压是一种投资少、回报高的方案，同其它几种措施相比更适用于在全国范围内推广。电力系统中无功补偿装置具有重要地位，是变电站的必须装置，其对于降低网损、提高供电容量、提高电压质量具有决定性作用。电力系统每年大量兴建和改建各种变电站，所以无功补偿的市场容量是巨大的，据统计，近些年全国每年无功补偿装置安装容量平均在6000万千乏左右，而且每年仍以10%的容量递增。2000年全国电力系统无功补偿装置总容量在20000万千乏左右，其中电容器投切无功补偿装置的容量占总容量的85%（用电企业占40%，电力企业占45%）。可见，目前市场上绝大多数无功补偿装置仍是电容器投切方式。无功补偿装置的市场虽然很大，但是受到用户购买力、观念和重视程度等影响，在现阶段多数用户还是会首选价格低廉、维护简单的电容器投切方式。但是随着新型无功补偿装置技术的逐渐成熟、高功率电力电子器件可靠性的提高和成本的降低，不会用很长时间，TSC、TCR甚至SVG很快会占据无功补偿市场。从目前的市场来看，真空开关投切电容器组（MSC）成套装置属于成熟技术产品，而晶闸管投切电容器组（TSC）和晶闸管投切电抗器（TCR）两种产品已经开始进入市场，正在逐步被用户采纳和接受，但是静止无功发生器（SVG）成套装置属于世界各国正在着重研究与开发的新一代无功补偿产品，是所有无功补偿产品中的“贵族化商品”，目前在世界各国成功并网运行的只有很少几套。同时必须看到，作为高压无功自动补偿领域而言，静止无功发生器（SVG）成套装置是这一技术的最先进、最完善形式，也是企业能够主导无功补偿市场的核心产品。从技术角度上讲，低电压的SVC装置目前已经在国内实用化；从高电压领域上讲，开发该装置主要是解决好高压开关串（晶闸管串）均压、过电压保护、运行监控以及其控制模块防电晕与局部放电等几个问题。上述问题在高电压领域均属常规问题，解决的手段较多。可见，目前开发高电压静止无功补偿（SVC）装置是可行的，也是必要的。该产品可应用于35kV及以下电网的静止无功补偿，通过对电网中采样的电压、电流进行实时数字信号处理，得出所需补偿的无功量大小，确定投切支路。产品与技术的主要特点：①采用美国德州仪器（TI）公司TMS320C3x系列DSP芯片，运算速度快；②可以实现开关零电流投切，无开关涌流；③无功补偿响应速度快，TSC与TCR装置小于20ms；④优良的电磁兼容性能，抗强电磁干扰；⑤提供方便灵活远程通讯接口。

2、晶闸管投切电容器（TSC）成套装置

主要研究内容：
晶闸管投切电容器（TSC）型无功补偿装置利用大功率晶闸管通流容量大、开关频率高的特点，可以广泛用于频繁连续动作，实时跟踪调整无功功率的场合。TSC补偿装置开关无触点，因而寿命远高于真空开关投切方案，由于作为高压无功补偿，晶闸管需多级串联，所以高压晶闸管的串联与保护均压技术、电容器的过零投切技术等使得该方案技术含量及复杂性要远高于电容器真空开关投切（MSC）型无功补偿装置。晶闸管投切电容器（TSC）型无功补偿装置是灵活输电(FACTS)的一个重要发展方向。TSC设备具有可以根据系统情况调整功率因数，补偿快速变化的感性功率，其响应时间可以小于20ms，电容在投切时不产生涌流与过电压问题，补偿调整可以在1/4个周波内完成，可以实现每相独立补偿，故不存在三相系统不平衡问题。电容器的容量以二进制形式设置，因而调整的范围大，可提供遥控功能以实现系统的自动化，此外，装置具有自身器件诊断功能，设备采用光纤隔离信号传输，故使用安全。高压TSC装置的工作原理如下图所示。图中采样系统通过电压、电流互感器将系统的电压、电流信号数字化后送至控制系统；控制系统根据采样信号计算出所需补偿的无功，并依据二进制编码规则确定投切电容器的支路，然后发出相应的触发有效信号，此外，控制系统还可以监测整个TSC装置的运行状况；触发信号产生在系统相电压负峰值时刻，在控制系统发出有效信号时，触发信号才送至光纤传输系统；在TSC装置中采用光纤传输触发信号可以有效地将装置的高压部分与低压控制部分分隔开，避免高压侧对低压控制部分的干扰，有效地保护低压回路；开关侧触发回路可以将光纤传输过来的触发脉冲信号经光电转换后转换为电信号，经过变换，发出晶闸管开关所需的触发脉冲，使补偿电容器投入运行。开关串为一系列晶闸管/整流管相串联，整流管在系统电压/dt<0时给电容器充电，这样晶闸管可以实现零电压触发，使得整个投切过程无过电压与涌流产生。
主要技术指标：
额定电压：35kV,10kV,6kV；
额定容量：300kvar～30000kvar；
额定频率：50Hz/60Hz；
控制方式：过零触发；
工作方式：具有手动补偿和自动补偿两种工作方式。
响应速度：≤0.02s
电容器组：100～900kvar/每支路
保护：过流，过电压，开关故障保护，越限报警和保护闭锁功能。
测量系统：数字信号测量系统（DSP），一个周波（20ms）内能对电网的各项参数进行测量。
通信接口：RS-232/RS-485通讯接口，电网数据可储存三个月以上。
显示：中文界面，汉字提示，实时显示电网的主要参数，有背光显示功能。
应用领域：
用于高压和低压配电系统电容器补偿装置的自动调节，提高电网功率因数。

3、静止无功发生器（SVG）成套装置

主要研究内容：
静止无功发生器（StaticVarGenerator）装置作为无功补偿系统的最先进形式，在欧洲被称为ASVC（AdvanceStaticVarCompensator）。SVG实际上是一个由电力电子高功率器件组成的阀阵列，作为逆变器，将直流侧电压转换为交流侧电压，与系统并列运行，其结构原理如下图所示。在实际SVG装置时会遇到以下问题：1）如何减小输出无功电流中的谐波成分；2）如何扩大SVG装置的容量以符合系统的要求；3）如何增加输出电压，以便SVG装置接入更高电压等级的系统。如果解决上述问题，可以考虑以下措施：1）采用串联或并联GTO（或IGBT），以提高容量和电压；2）采用多组逆变器串联的多重化结构，提高容量和电压，减少输出电压和电流中的谐波；3）采用适当的PWM技术，以减少谐波成分。在实际大容量的SVG制造上，这几项措施可同时采用；较小容量的SVG可能采用简单一些的结构。除了小容量的模型化SVG装置以外，多重化技术是必须采用的。在多重化技术中，利用几个单相或三相逆变器产生相位相差若干角度的方波电压，然后用变压器将此不同相位的方波电压串联在一起，所形成的结果电压呈阶梯状，更接近于正弦，所以输出电压含更少的谐波成分。实用的多重化方案如下图所示，其中变压器的一次侧是串联的，其电压是各二次侧电压之和，但是各变压器二次侧电压的相位、变压比不尽相同，各方波电压的宽度也可能不同，因此一次侧串联后形成的阶梯波可能是不等阶的。
SVG装置采用多重化的目的是使输出电压和电流接近正弦波，在SVG的结构化设计时，应以总谐波畸变率最小作为控制目标函数，求适当的脉宽、相位和幅值组合。此外，GTO和其他开关器件串联使用时，要求同一桥臂上各器件动作一致。这就要求各元件开关特性充分一致，但是考虑到GTO的频率不能过高，各GTO元件在开通和关断时参数不可能完全相同，则可以采用较低的脉宽调制频率实现多重化设计，以减少总谐波畸变率，同时提高SVG容量。
该补偿装置可以实现：在稳定状态下，维持系统电压不变，或按要求调压；在稳定状态下，维持系统某处的无功功率最小，或按经济性等要求调节无功量；在动态或暂态时，按系统稳定性要求调节无功量以提高稳定极限或抑制振荡。
产品关键技术：
高压静止无功补偿成套系统装置可以根据系统情况调整功率因数，补偿快速变化的感性功率；电容在投切时不产生涌流与过电压问题；可以实现每相独立补偿，故不存在三相系统不平衡问题；电容器的容量以二进制形式设置，因而调整的范围大。此外，装置具有自身器件诊断功能，设备采用光纤隔离信号传输，故使用安全。产品的关键技术有：①控制系统能够对系统电压、电流检测，经计算确定投切支路；能够准确发出触发控制信号；可以提供一个远程控制标准通讯接口；可以实现装置开关串的故障自诊断功能；控制系统必须运行可靠。②晶闸管开关串过电压与过电流保护采取措施进行静态均压保护；消除雷电过电压与开关串的局部放电；晶闸管开关串的动态均压技术，抑制晶闸管开关时过高的电压与电流上升率；合理设计晶闸管/整流管模块与开关侧触发电路实际安装结构；开关串高压部分的防电晕设计，需要对高压部分作具体的数值分析，计算出合理的可加工结构参数；高压部分绝缘材料应具有良好的沿面放电特性。③自诊断监测方法：装置由串级变压器铁芯可以采样电压，并监测这一电压的变化情况，因而可以对晶闸管开关串故障及时报警，以避免故障的进一步扩大；装置可以监测开关串支路退出运行时的泄露电流。此外，为了降低制造成本也可以采用经降压变压器在低压侧补偿方式或利用变压器作为开关的方式（即在低压侧利用晶闸管使变压器开路与短路），但这些方法都会使得系统的稳定性降低且过渡过程精确分析困难。可见，高压静止无功补偿成套系统装置是将高电压、电力电子与计算机控制技术相结合的产物，因而属高技术产品，是今后我国无功补偿设备发展的一个重要方向。由于使用晶闸管的静止无功补偿装置具有优良的性能，可以预测，在一定时期内其市场必将一直迅速而稳定地增长，占据静止无功补偿装置的主导地位。尤其是应用在电压等级较高的电力系统中，对提高系统的稳定性、运行安全性、提高输电效率等方面更有着重要的现实意义。因此，开发高压无功补偿装置产品不仅可以带来相当可观的经济效益，而且对我国电力工业的进一步发展有着积极的促进作用。

4、电力有源滤波器（APF）成套装置

主要研究内容：

Ⅷ 跪求无功补偿复合开关的原理和设计

无功补偿 无功功率补偿装置在电子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。
一、按投切方式分类:
1. 延时投切方式
延时投切方式即人们熟称的"静态"补偿方式。这种投切依靠于传统的接触器的动作，当然用于投切电容的接触器专用的，它具有抑制电容的涌流作用，延时投切的目的在于防止接触器过于频繁的动作时，电容器造成损坏，更重要的是防备电容不停的投切导致供电系统振荡，这是很危险的。当电网的负荷呈感性时，如电动机、电焊机等负载，这时电网的电流滞带后电压一个角度，当负荷呈容性时，如过量的补偿装置的控制器，这是电网的电流超前于电压的一个角度，即功率因数超前或滞后是指电流与电压的相位关系。通过补偿装置的控制器检测供电系统的物理量，来决定电容器的投切，这个物理量可以是功率因数或无功电流或无功功率。
下面就功率因数型举例说明。当这个物理量满足要求时，如cosΦ超前且>0.98，滞后且>0.95，在这个范围内，此时控制器没有控制信号发出，这时已投入的电容器组不退出，没投入的电容器组也不投入。当检测到cosΦ不满足要求时，如cosΦ滞后且<0.95，那么将一组电容器投入，并继续监测cosΦ如还不满足要求，控制器则延时一段时间（延时时间可整定），再投入一组电容器，直到全部投入为止。当检测到超前信号如cosΦ<0.98,即呈容性载荷时，那么控制器就逐一切除电容器组。要遵循的原则就是：先投入的那组电容器组在切除时就要先切除。如果把延时时间整定为300s，而这套补偿装置有十路电容器组，那么全部投入的时间就为30分钟，切除也这样。在这段时间内无功损失补只能是逐步到位。如果将延时时间整定的很短，或没有设定延时时间，就可能会出现这样的情况。当控制器监测到cosΦ〈0.95，迅速将电容器组逐一投入，而在投入期间，此时电网可能已是容性负载即过补偿了，控制器则控制电容器组逐一切除，周而复始，形成震荡，导致系统崩溃。是否能形成振荡与负载的性质有密切关系，所以说这个参数需要根据现场情况整定，要在保证系统安全的情况下，再考虑补偿效果。
2. 瞬时投切方式
瞬时投切方式即人们熟称的"动态"补偿方式，应该说它是半导体电力器件与数字技术综合的技术结晶，实际就是一套快速随动系统，控制器一般能在半个周波至1个周波内完成采样、计算，在2个周期到来时，控制器已经发出控制信号了。通过脉冲信号使晶闸管导通，投切电容器组大约20-30毫秒内就完成一个全部动作，这种控制方式是机械动作的接触器类无法实现的。动态补偿方式作为新一代的补偿装置有着广泛的应用前景。现在很多开关行业厂都试图生产、制造这类装置且有的生产厂已经生产出很不错的装置。当然与国外同类产品相比从性能上、元器件的质量、产品结构上还有一定的差距。
动态补偿的线路方式
(1)LC串接法原理如图1所示
这种方式采用电感与电容的串联接法，调节电抗以达到补偿无功损耗的目的。从原理上分析，这种方式响应速度快，闭环使用时，可做到无差调节，使无功损耗降为零。从元件的选择上来说，根据补偿量选择1组电容器即可，不需要再分成多路。既然有这么多的优点，应该是非常理想的补偿装置了。但由于要求选用的电感量值大，要在很大的动态范围内调节，所以体积也相对较大，价格也要高一些，再加一些技术的原因，这项技术到目前来说还没有被广泛采用或使用者很少。
(2)采用电力半导体器件作为电容器组的投切开关，较常采用的接线方式如图2。图中BK为半导体器件，C1为电容器组。这种接线方式采用2组开关，另一相直接接电网省去一组开关，有很多优越性。
作为补偿装置所采用的半导体器件一般都采用晶闸管，其优点是选材方便，电路成熟又很经济。其不足之处是元件本身不能快速关断，在意外情况下容易烧毁，所以保护措施要完善。当解决了保护问题，作为电容器组投切开关应该是较理想的器件。动态补偿的补偿效果还要看控制器是否有较高的性能及参数。很重要的一项就是要求控制器要有良好的动态响应时间，准确的投切功率，还要有较高的自识别能力，这样才能达到最佳的补偿效果。
当控制器采集到需要补偿的信号发出一个指令（投入一组或多组电容器的指令），此时由触发脉冲去触发晶闸管导通，相应的电容器组也就并人线路运行。需要强调的是晶闸管导通的条件必须满足其所在相的电容器的端电压为零，以避免涌流造成元件的损坏，半导体器件应该是无涌流投切。当控制指令撤消时，触发脉冲随即消失，晶闸管零电流自然关断。关断后的电容器电压为线路电压交流峰值，必须由放电电阻尽快放电，以备电容器再次投入。
元器件可以选单项晶闸管反并联或是双向晶闸管，也可选适合容性负载的固态接触器，这样可以省去过零触发的脉冲电路，从而简化线路，元件的耐压及电流要合理选择，散热器及冷却方式也要考虑周全。
3.混合投切方式
实际上就是静态与动态补偿的混合，一部分电容器组使用接触器投切，而另一部分电容器组使用电力半导体器件。这种方式在一定程度上可做到优势互补，但就其控制技术，目前还见到完善的控制软件，该方式用于通常的网络如工矿、小区、域网改造，比起单一的投切方式拓宽了应用范围，节能效果更好。补偿装置选择非等容电容器组，这种方式补偿效果更加细致，更为理想。还可采用分相补偿方式，可以解决由于线路三相不平行造成的损失。
4. 在无功功率补偿装置的应用方面，选择那一种补偿方式，还要依电网的状况而定，首先对所补偿的线路要有所了解，对于负荷较大且变化较快的工况，电焊机、电动机的线路采用动态补偿，节能效果明显。对于负荷相对平稳的线路应采用静态补偿方式，也可使用动态补偿装置。一般电焊工作时间均在几秒钟以上，电动机启动也在几秒钟以上，而动态补偿的响应时间在几十毫秒，按40毫秒考虑则从40毫秒到5秒钟之内是一个相对的稳态过程，动态补偿装置能完成这个过程。
二、无功功率补偿控制器
无功功率补偿控制器有三种采样方式，功率因数型、无功功率型、无功电流型。选择那一种物理控制方式实际上就是对无功功率补偿控制器的选择。控制器是无功补偿装置的指挥系统，采样、运算、发出投切信号，参数设定、测量、元件保护等功能均由补偿控制器完成。十几年来经历了由分立元件--集成线路--单片机--DSP芯片一个快速发展的过程，其功能也愈加完善。就国内的总体状况，由于市场的需求量很大，生产厂家也愈来愈多，其性能及内在质量差异很大，很多产品名不符实，在选用时需认真对待。在选用时需要注意的另一个问题就是国内生产的控制器其名称均为"XXX无功功率补偿控制器"，名称里出现的"无功功率"的含义不是这台控制器的采样物理量。采样物理量取决于产品的型号，而不是产品的名称。
1.功率因数型控制器
功率因数用cosΦ表示，它表示有功功率在线路中所占的比例。当cosΦ=1时，线路中没有无功损耗。提高功率因数以减少无功损耗是这类控制器的最终目标。这种控制方式也是很传统的方式，采样、控制也都较容易实现。
* "延时"整定，投切的延时时间，应在10s-120s范围内调节 "灵敏度"整定，电流灵敏度，不大于0-2A 。
* 投入及切除门限整定，其功率因数应能在0.85（滞后）-0.95（超前）范围内整定。
* 过压保护设量
* 显示设置、循环投切等功能
这种采样方式在运行中既要保证线路系统稳定、无振荡现象出现，又要兼顾补偿效果，这是一对矛盾，只能在现场视具体情况将参数整定在较好的状态下工作。即使调整的较好，也无法祢补这种方式本身的缺陷，尤其是在线路重负荷时。举例说明：设定投入门限；cosΦ=0.95（滞后）此时线路重载荷，即使此时的无功损耗已很大，再投电容器组也不会出现过补偿，但cosΦ只要不小于0.95，控制器就不会再有补偿指令，也就不会有电容器组投入，所以这种控制方式建议不做为推荐的方式。
2. 无功功率（无功电流）型控制器
无功功率（无功电流）型的控制器较完善的解决了功率因数型的缺陷。一个设计良好的无功型控制器是智能化的，有很强的适应能力，能兼顾线路的稳定性及检测及补偿效果，并能对补偿装置进行完善的保护及检测，这类控制器一般都具有以下功能：
* 四象限操作、自动、手动切换、自识别各路电容器组的功率、根据负载自动调节切换时间、谐波过压报警及保护、线路谐振报警、过电压保护、线路低电流报警、电压、电流畸变率测量、显示电容器功率、显示cosΦ、U、I、S、P、Q及频率。
由以上功能就可以看出其控制功能的完备，由于是无功型的控制器，也就将补偿装置的效果发挥得淋漓尽致。如线路在重负荷时，那怕cosΦ已达到0.99（滞后），只要再投一组电容器不发生过补，也还会再投入一组电容器，使补偿效果达到最佳的状态。采用DSP芯片的控制器，运算速度大幅度提高，使得富里叶变换得到实现。当然，不是所有的无功型控制器都有这么完备的功能。国内的产品相对于国外的产品还存在一定的差距。
3. 用于动态补偿的控制器
对于这种控制器要求就更高了，一般是与触发脉冲形成电路一并考虑的，要求控制器抗干扰能力强，运算速度快，更重要的是有很好的完成动态补偿功能。由于这类控制器也都基于无功型，所以它具备静态无功型的特点。
目前，国内用于动态补偿的控制器，与国外同类产品相比有较大的差距，一是在动态响应时间上较慢，动态响应时间重复性不好；二是补偿功率不能一步到位，冲击电流过大，系统特性容易漂移，维护成本高、造成设备整体投资费用高。另外，相应的国家标准也尚未见到，这方面落后于发展。
三、滤波补偿系统
由于现代半导体器件应用愈来愈普遍，功率也更大，但它的负面影响就是产生很大的非正弦电流。使电网的谐波电压升高，畸变率增大，电网供电质量变坏。
如果供电线路上有较大的谐波电压，尤其5次以上，这些谐波将被补偿装置放大。电容器组与线路串联谐振，使线路上的电压、电流畸变率增大，还有可能造成设备损坏，再这种情况下补偿装置是不可使用的。最好的解决方法就是在电容器组串接电抗器来组成谐波滤波器。滤波器的设计要使在工频情况下呈容性，以对线路进行无功补偿，对于谐波则为感性负载，以吸收部分谐波电流，改善线路的畸变率。增加电抗器后，要考虑电容端电压升高的问题。
滤波补偿装置即补偿了无功损耗又改善了线路质量，虽然成本提高较多，但对于谐波成分较大的线路还是应尽量考虑采用，不能认为装置一时不出问题就认为没有问题存在。很多情况下，采用五次、七次、十一次或高通滤波器可以在补偿无功功率的同时，对系统中的谐波进行消除。
无功动态补偿装置工作原理与结构特点
无功动态补偿装置由控制器、晶闸管、并联电容器、电抗器、过零触发模块、放电保护器件等组成。装置实时跟踪测量负荷的电压、电流、无功功率和功率因数，通过微机进行分析，计算出无功功率并与预先设定的数值进行比较，自动选择能达到最佳补偿效果的补偿容量并发出指令，由过零触发模块判断双向可控硅的导通时刻，实现快速、无冲击地投入并联电容器组。

无功补偿常出现的问题
1、电容器损坏频繁。
2、电容器外熔断器在投切电容器组及运行中常发生熔断。
3、电容器组经常投入使用率低。
针对以上问题，我们认为有必要进行专题研究，对无功补偿设备进行综合整治，以达到无功补偿设备使用化运行，提高电网电压无功质量和电能合格率。针对上述情况我们分析可能存在的原因如下：
1、电容器损坏主要原因由于在选择电压等级时没有考虑谐波背景的影响，造成所选择的电压等级偏低，长期运行电容器将容易损坏。
2、电容器外熔断器经常发生熔断，主要是合闸涌流对熔断器的冲击或者熔断器额定电流的选择偏小造成的，或是不同电抗率组别的电容器组投切顺序不当所致。
电容器投入使用率低主要是由于在电容器容量选择及分配不当造成的。

Ⅸ 怎么理解柔性交流输电系统设备

串联补偿装置、并联补偿装置和综合控制装置是柔性交流输电系统中的主要设备。
①串联补偿装置，如晶闸管控制串联电容器(TCSC)、晶闸管控制串联电抗器(TCSR)，静止同步串联补偿器(SSSC)等，主要用于改变系统的有功潮流分布，提高系统的输送容量和暂态稳定性等;
②并联补偿装置，如静止无功补偿器(SVC)，晶闸管控制制动电阻器(TCBR)、静止同步补偿器(STATCOM)等，主要用于改善系统的无功分布，进行电压调整和提高系统电压稳定性等;
③综合控制装置，如统一潮流控制器(UPFC)等，综合了串、并联补偿的功能和特点，是实现电力网络控制潮流，阻尼振荡，提高系统稳定性等多种功能的得力措施。

Ⅹ PID串联补偿器的设计

PID串联补偿器的设
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