一种考虑谐波影响的无功补偿控制系统设计-开题报告-文献综述-参考文献

一、文献综述

（一）二十世纪70年代以来，随着半导体制造技术和变流技术的发展，新型电力电子器件不断问世，电力电子技术对无功补偿技术也带来了新的发展契机，各种新型的、自动的、快速的无功补偿装置相继出现[6]，开始逐步取代传统的无功功率补偿装置同步调相机(SC，Synchronous Condenser)。其中，STATCOM，UPFC，CSC及SVC就是具有动态无功补偿功能的最重要的几种设备品种。

1、静止同步补偿器STATCOM（Static Synchronous Compensator）

STATCOM也称为静止无功发生器（SVG，Static Var Generator）。它的基本工作原理是将桥式变流电路直接并联或通过电抗器并联在电网上，适当调节桥式变流电路交流侧输出电压的相位和幅值或直接控制其交流侧电流，使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，从而实现动态无功补偿的目的。到目前为止，国内外对STATCOM的基本原理、控制策略、主回路结构和不对称控制等做了很多研究，但还是有很多理论有待于进一步研究[7]，实际运用中的一些问题也有待于解决。

2、统一潮流控制器UPFC（Unified Power Flow Controller）

把一台STATCOM与一台静止同步串联补偿器SSSC（Static Synchronous Series Compensator）的直流侧通过直流电容耦合，就构成了统一潮流控制器UPFC，SVG与SSSC既可配合使用也可解耦独立运行。

统一潮流控制器的概念是由美国西屋科技中心的L.Gyugyi于1992年提出，被认为是迄今为止通用性最好的FACTS装置，包括了电压调节、串联补偿和移相等所有能力。与其它FACTS的无功补偿装置相比，UPFC控制范围较大，控制方式更为灵活。世界上许多国家都在开展这方面的研究工作。美国、法国都在加紧实际装置的研究工作，美国Inez变电站已于1998年在138KV系统安装了UPFC。我国也开展了UPFC的研究，已经进行了大量的基本原理和控制策略的研究，目前，哈工大和清华大学正在联合进行UPFC物理模型的研究工作[8]。

3、可转换静止补偿器CSC（Convertible Static Compensatory）

CSC是美国EPRI，西门子公司及许多电气公司在FACTS领域长期合作研究的结果，它实际上是将已有的基于同步变流器的串并联补偿器技术，通过在结构上实现柔性化，使其可以更加灵活地应对不断变化的电力系统要求。

CSC由多个同步电压源逆变器构成，可以同时控制2条以上线路潮流(有功、无功)、电压、阻抗和相角，并能实现线路之间功率转换。其实质是一种UPFC的多重组合。CSC被认为是最新一代的FACTS装置，目前仅在美国Marcy变电站中安装了此装置[9]。

4、静止无功补偿器SVC（Static Var Compensator）

SVC一般专指使用晶闸管的静态无功补偿装置，包括晶闸管控制电抗器(TCR)、晶闸管投切电容器(TSC)以及这两者的混合装置(TCR+TSC)，或者TCR与固定电容器(FC)或机械投切电容器(MSC)混合使用的装置[10]。

近20年来，随着电力电子技术的发展及其在电力系统中的应用，尤其是晶闸管代替机械开关的实现，将使用晶闸管的静止无功补偿装置推上了电力系统无功功率控制的舞台。由于使用晶闸管的SVC具有控制速度快、维护简单、成本较低等优点，所以，SVC在电力系统中得到了大量的应用，占据了静止无功补偿装置的主导地位。

（二）从国内来看，我国SVC控制技术最早是从消化吸收国外先进SVC开始的，经过多年自主研发，现已具备生产自主知识产权的SVC装置。2001年，中国电力科学研究院研制出自主产权的10~35KV的TCR型SVC新平台，并成功应用于变电站的无功控制[1]。目前，国内各大高校广泛联合企业研制新型SVC控制装置，使得SVC控制技术有了长足发展。而且在生产制造上，国外一些电气厂商已形成规格系列化产品[9]，如ABB生产的SVC装置中就装有LVVA24/2580型TSC。与国外大公司相比，我国企业在技术水平和生产规模上仍有差距。

虽然国内外在低压配电网使用的无功补偿装置主要是晶闸管投切电容器，然而，它在实际应用中，存在着以下问题：

1、由于采取的补偿目标算法不合理，补偿装置普遍存在投切振荡问题。如以功率因数为补偿目标就会产生投切振荡现象。

2、没有考虑到谐波对电容器的影响，使得电容器寿命大大缩短，甚至经常被烧毁。

3、补偿速度慢，补偿精度差。普通单片机一般难以实现无功功率的实时检测和动态补偿，或者补偿精度比较差。

二、^范文提纲

1 绪 论

2 TSC控制系统的无功补偿设计

2.1 并联电容器无功补偿理论

2.1.1 工作原理

2.1.2 补偿方式

2.1.3 补偿容量的计算

2.1.4 放电回路

2.2晶闸管投切电容器无功补偿设计

3 TSC控制系统谐波问题的分析与抑制

3.1 谐波的基本理论

3.1.1 谐波的起因

3.1.2 谐波的检测方法

3.2 谐波的抑制方法

4 TSC控制系统的设计及其调试

4.1操作系统

4.2 系统程序设计

4.2.1 主程序设计

4.2.2 参数测量程序

4.2.3 投切控制程序

4.3 系统调试

5 总结

三、参考文献

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