可控硅动态无功功率补偿装置.doc

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1、可控硅动态无功功率补偿装置(TSC型)技术报告山东科技大学2009年4月9日按照山东科技大学与益和电气集团股份有限公司签订的《可控硅动态无功功率补偿装置(TSC型)》技术开发（委托）合同，山东科技大学项目组负责该项目装置中控制器部分的设计，并配合益和电气的产品设计、项目最终产品的型式试验工作。项目组在整个开发设计过程中，严格执行了新产品开发程序，在技术问题上及时与益和电气联系，确保达到预期的技术经济性指标。现就该项目整个开发过程的有关情况总结分析如下：第一章控制策略与控制算法设计1.1控制器的控制策略本设计的无功补偿控制器分为手动模式和自动模式。在手动模式下直接按照手动的

2、设置投切即可，在自动模式下控制器根据控制策略和控制算法自动运行。本无功补偿控制器控制策略采用以电网电压、无功功率作为控制量的复合控制策略，控制算法采用的是传统的比较判断算法，实行三相共补与分补相结合的补偿方式。在以往的控制器设计中，多采用单纯的功率因数做为判据，在并联电容器投切的过程中容易产生投切振荡，会对电网造成不利影响，因此本次设计统筹考虑了无功及无功功率这两个因素，综合分析控制电容器组的投切，本控制器控制电容器组分为两方面内容：1、什么情况下对电容器组进行投切控制器首先检测电网中的无功功率，判断是进行三相共补还是各相分补，然后计算当前状态下按照刚才的判断进行控制后对

3、电网电压造成的影响，如果超过了所设定的电压门限，并且投切间隔时间未到，则不发出控制信号，否则，发出控制信号。控制策略分区如图1.1所示，对应控制策略如表1.1所示。能共不分220+_10%+18V过压回差。投门限1.2Qc，切0.1Qc。QUU上极限U上限U下限12345689710Q上限Q下限图1.1控制策略分区图表1.1分区控制策略表区号描述控制器执行的动作1区电压越上极限260V逐个切除补偿电容器（实际同时），并报警2区电压越上限242V，无功越下限（系统无功多）逐个切除补偿电容器，并报警3区电压越上限，无功在范围内报警4区电压越上限，无功越上限（系统无功少）报警5

4、区电压在范围内，无功越下限逐个切除补偿电容器6区电压在范围内，无功在范围内无动作7区电压在范围内，无功越上限逐个投入补偿电容器8区电压越下限，无功越下限报警9区电压越下限，无功在范围内报警10区电压越下限，无功越上限报警2、怎样对电容器组进行投切此次设计的无功补偿控制器主要是适用于等容量的补偿控制器，即共补电容器组等容量，分补电容器组等容量，但两者可以不等。关于电容器组的使用上总的来说是采取“同相不同补、异相可同补、能共补不分补、循环使用”的原则，即对于同一相进行补偿时一次控制执行动作只能投入或切除一组电容器，所以共补和分补不会同时执行相同的动作，分相补偿时三相可进行同时

5、补偿，但是每次动作每相最多只能控制一组电容器投切，除了当根据检测值没有共补需要投入，但各相补偿投入的容量足以用一组共补来替代的情况发生，此时足以用共补电容器替代的那些分补电容器切除掉，同时共补电容器投入一组，电容器的投切采用的是先投入先切除、先切除先投入的循环使用方法，循环的分配方法是共补电容器组一个循环，其他分相补偿电容器组各是一个循环，共补和分补的组数可以手动设定，当不需要分相补偿电容器组时，只需把分补的组数设置为0即可。1.2电容器组容量相关的计算在无功补偿控制器使用的过程中，需要手动设定所设计装置电容器组的参数，包括共补电容器的总组数、单个额定容量、额定电压以及分

6、补电容器组的各相的总组数、单个额定容量、额定电压。在实际补偿的过程中，由于电网电压的变动，必须依据检测的电压算出投入一组电容器组实际补偿的容量，本无功补偿控制器的设计适合应用于共补时采用三角形接线方式，各相分补时使用星形接线方式。由此可得出实际补偿时，共补和分补投入一个电容器组补偿的容量分别为（1.1）（1.2）（1.3）（1.4）其中，、、——分补时各相投入一组电容器组实际补偿的容量；、、——测量的三相相电压的有效值；、——共补电容器组的额定容量、额定电压；、——分补电容器组的额定容量、额定电压；——共补时投入一组电容器组实际补偿的容量。1.3控制策略软件设计根据前面的

7、介绍，在主程序中设计的自动模式下控制策略的软件流程示意图如下所示：图1.2控制策略程序流程图第二章控制器整体结构设计TSC型无功补偿控制器硬件主体部分一般包括检测、控制、执行以及电源四部分。本控制器中检测部分采用三片CS5463对三相电参数进行测量，并将其计算测量的结果存储到自身的数据寄存器中；控制单元采用单片机C8051F020通过对CS5463计算测量结果的读取，再根据设计控制策略，做出投切决策并输出投切信号；执行单元主要有可控触发器（或CF6G—3型可控硅控制器）和可控硅构成，实现合适时刻对电容器的投入或切除。控制器硬件