无功补偿装置可控硅控制电路的改良设计的开题报告.docVIP

无功补偿装置可控硅控制电路的改良设计 学 生：刘帅 指导老师：王强 （三峡大学 电气与新能源学院） 1 课题来源 本课题为无功补偿装置可控硅控制电路的改良设计课题，无功补偿装置是电力系统的一个重要设备，可有效地平衡中高压输配电网中的无功、提高系统功率因数、降低网损、改善电压质量、提高系统稳定极限的目的。 2 研究的原因和意义 2.1 各种用电器的大量应用严重降低了电力系统的功率因数 近年来，随着经济的快速发展，对于电力质量的要求越来越高。但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。【12】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。因此，解决好网络补偿问题，对网络降损节能有着极为重要的意义。【1】 2.2 TSC无功补偿装置可以很好的改善电力系统的功率因数 晶闸管投切电容器(TSC)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。【2】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。【3】 3 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。【13】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、可靠性低的问题。笔者用过零固态继电器作为TSC装置的开关元件来解决这一问题,得了满意的效果。【6】 (2)无功参量的快速检测及控制新方法快速准确地检测系统的无功参数,是TSC 进行快速动态补偿的前提条件。【4】虽然目前提出了一些检测方法,但对于三相不平衡系统、存在谐波的系统的无功功率的定义及无功参数的测量还值得研究。随着计算机数字控制技术和智能自动化工程训练 控制理论的发展,一些先进的控制方法引入TSC 控制,提高其智能控制水平也是一项非常有意义的工作。【5】 (3)研制兼具补偿无功和抑制谐波的多功能产品随着电力电子技术的发展和电力电子产品的推广应用,供电系统或负荷中含有大量谐波。【11】研制开发兼有TSC 与电力滤波器双重优点的晶闸管开关滤波器(TSF—Thyristor Switched Filter),将成为改善系统功率因数、抑制谐波、稳定系统电压、改善电能质量的有效手段【15】。 (4)高压系统中的TSC 技术由于受到晶闸管耐压水平的限制,目前用于高压系统的TSC 是通过变压器降压接入的,如用于电气化铁道牵引变电所中的TSC。研制直接接入高压电网(如10kV)进行高压动态无功补偿的装置具有重要意义【9】。该方式的关键问题是要解决补偿装置晶闸管和二极管的耐压,即多个晶闸管元件串联及均压、触发控制的同步性等。【7】 4 设计方案 单相TSC 的基本结构如图所示，它由电容器C、双向导通晶闸管(或反并联晶闸管)SW 和阻抗值很小的限流电抗器L 组成。限流电抗器的主要作用是限制晶闸管阀由于误操作引起的浪涌电流。【8】 TSC 只有两个工作状态，即投入和切除状态。投入状态下，双向晶闸管(或反并联晶闸管)导通，电容器并入线路中，TSC 向系统发出容性无功功率；切除状态下，双向晶闸管(或反并联晶闸管)阻断，TSC 支路不起作用，不输出无功功率。【10】 单相TSC 的基本结构图 通过软件控制对双向导通晶闸管的开通关断，可有效改善电力系统中无功功率。其软件系统可设置为手动和自动两种，以方便工作的需要。其具体逻辑将在方案中详细分析。软件和电路设计是在理论分析的基础是进行的，此前将对电路的无冲击涌流投入技术进行必要的理论分析，初步给出解决阀端电压检测的方法和手段。 6工作的主要阶段、进度 （1）2010年秋季学期第12周前 接受毕业设计任务书，课题为无功