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从交流电力系统发展的最初,就有了并联电容器进行无功补偿的技术应用。自从电力电子技术的出现,并联电容器补偿就进入了一个新的时代。晶闸管投切电容器(Thyristor-switched capacitor,TSC)是这里面的一个重要分支,如何研制出稳定、实用、性价比高的TSC一直以来都是众多研发人员共同的目标。本文针对的TSC研发现状,提出了一种新型的基于复合开关的主电路结构,该电路结构节省了TSC所需的电力电子开关的数量,并且满足电网对该系统响应时间的要求,是一种解决成本问题的新技术。
本文介绍了并联电容器补偿的基本原理,补偿方式,接线结构,详细说明了本文研制的TSC控制器的在线检测算法及投切控制策略。由于基于平均值的在线检测算法耗时较长,本文采用瞬时无功功率计算方法实现在线检测,提高了系统的响应速度:在针对无功功率控制策略的基础上,对一般的投切阈值算法进行了改进,在不产生投切振荡的基础上消除了原算法存在过补偿的缺点;针对一般的主电路存在开关冗余的缺点,对主电路结构进行了优化,并在优化了主电路结构的基础上,进一步改良了复合开关结构,使其具有残压控制功能,解决电容投入时刻存在冲击电流的问题。为了验证本文提出的优化方案,本文在matlab/simulink平台下搭建了各种电路模型,进行了大量的仿真研究以说明这些方案的正确性,仿真取得了预期效果,并根据对仿真结果的分析提出了一些实用性的控制器参数设置建议。
结合仿真本文研制了一套基本的TSC控制器,该控制器基于80c196kc高性能16位单片机,采用AD73360采样芯片实现六路信号同一时刻采样;在软件中实现各种控制算法,取得了预期的控制效果;扩展了标准串行通信接口,满足控制器向上接口的要求;配置了人机接口,实现了TSC控制器的操作透明化、人性化。
经过多项研究工作,在实践中证明了本文提出的设计思想的有效性,为本文研制TSC设备的进一步完善打下了坚实的基础。