基于晶闸管投切电容器的无功补偿研究毕业论文.doc

基于晶闸管投切电容器的无功补偿研究毕业论文 目 录 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 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 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 第1章 课题讨论 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。 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。 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。 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: (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