TSC无功补偿的控制电路设计

TSC无功补偿装置的设计摘要：晶闸管投切电容器（TSC）是静止无功补偿技术的发展方向。

根据笔者设计的一种TSC无功补偿装置，分析了TSC装置常用的主电路的特点，介绍了电容器投切判据与信号检测、零电压投入以及晶闸管触发电路等关键问题的解决方案。

关键字：无功补偿晶闸管TSC零电压触发DESIGN ON A TSC REACTIVE POWER COMPENSATION DEVICE Abstract:Thyristor switchedcapactor（TSC）is a new direction of the staticvar compensator（SVC）technology.Basing on a designproject for TSC reactive power compensation device, the characteristics of itsvarious main circuits are analysed.Some key problems on developing TSC deviceare introduced,i.e.the criterion of switched capactor,the data detectionmethod,zero-voltage switching-on,and the triggering circuit for thyristors.key words:reactive power compensation；thyristor；thyristor switched capactor；zero-voltage triggering 1引言静止无功补偿装置（SVC）是配电网中控制无功功率的装置，它根据无功功率的需求，对无功器件（电容器和电抗器）进行投切或调节。

传统的无功补偿装置采用机械开关（接触器或断路器）投切电容器，开关触头易受电弧作用而损坏。

TSC无功补偿装置TSC补偿器可以很好的补偿系统所需的无功功率,可以实现无级调节，可快速跟踪冲击负荷的突变，对最佳功率因数进行闭环反馈，实现动态无功补偿、减小电压波动，从而达到节能降耗的目的。

SVC专指使用晶闸管的静止型动态无功补偿装置，包括晶闸管相控电抗器（TCR）和晶闸管投切电容器（TSC），以及这两者的混合装置（TCR+TSC），或者TCR与固定电容器或机械投切电容混合使用的装置。

TSC（晶闸管投切电容器）的基本原理如图所示。

其中左图是其单相电路图，其中两个反并联晶闸管只是起将电容器并入电网或从电网断开的作用，而并联的小电感只是用来抑制电容器投入电网时可能造成的冲击电流的。

在运行中，一般将电容器分成几组，每组都可由晶闸管投切。

这样可根据电网的无功需求投切这些电容器，TSC实际上就是断续可调的吸收容性无功功率的动态无功补偿器。

当TSC 用于三相电路时，可以是Δ连接，也可以是Y连接。

每一相都可以设计成如右图所示的那样分组投切。

在TSC 系统中，晶闸管阀一般采用 2 只晶闸管反并联的方法，达到 2 只晶闸管轮流触发的效果，起到了接通和断开补偿回路的作用。

这种反并联的方式可靠性高。

晶闸管阀承受的最大反相电压为电源电压的峰值。

TSC 投入电容的时刻即交流电源电压与电容预先充电电压相等的时刻。

此时，晶闸管上电压为零，光电耦合器输出脉冲，并与投入指令作逻辑“与”运算后决定是否去触发晶闸管，以保证晶闸管的平稳导通。

TSC 投入的指令撤消时，晶闸管在电流过零时断开，直到微控制器下次发出投入指令，TSC 才会在零电压处重新投入。

脉冲信号由送能变提供，送能变由上下两节组成，分别为反并联的两组晶闸管提供脉冲信号，从而实现整个周期的补偿（晶闸管的接通需要两个条件1是触发脉冲2是正向导通），由于TSC的晶闸管需要较大的触发脉冲所以单独配备送能变，当系统需要无功补偿时送能变发出触发脉冲使晶闸管导通从而进行电容器的投切。

基于DSP的TSC无功补偿系统的设计中期报告一、项目背景及意义随着电力系统的不断发展和扩大，电力负荷也呈现出逐年增加的趋势，同时，不断提高的能耗意识和电能质量要求也使得电力系统的稳定性和可靠性越来越重要。

其中，电力负荷中的无功功率是造成系统不稳定和浪费能源的重要因素。

因此，如何对电力负荷进行无功补偿，提高电能的质量和效率就成为当前电力系统科研和工程领域的研究热点。

传统的无功补偿技术主要采用电容器和电感器进行电力负荷的无功补偿，但是由于电容器和电感器的参数随着环境、时间和电力系统负荷变化而发生变化，容易出现电力系统的过电压、过电流等问题，降低了电力系统的稳定性和可靠性。

因此，随着电子技术的不断发展，基于数字信号处理（DSP）的无功补偿技术成为了当前研究的热点和发展方向。

本项目旨在基于DSP技术设计一种可靠、高效、精确的无功补偿系统，通过对电力负荷进行有效的无功补偿，提高电能的质量和效率，保证电力系统的稳定性和可靠性，达到节能降耗、优化电力系统运行的目的。

二、研究内容本项目的主要研究内容包括：1. 分析电力系统的无功功率和谐波产生的原因及其对电力系统的影响，建立无功补偿系统模型，确定系统的控制策略和优化目标。

2. 选取合适的DSP芯片，设计无功补偿系统的处理器模块，实现对电力负荷的无功补偿和控制。

3. 设计无功补偿系统的硬件电路，包括DSP芯片、A/D转换器、DAC转换器、三相电压、电流传感器等模块的连接、调试和测试。

查系统的稳定性、响应时间、控制精度等性能指标，优化控制算法和系统参数。

5. 编写无功补偿系统的控制程序，进行实际现场测试，验证系统的实际效果和可靠性，并与传统无功补偿系统进行对比分析，评估系统的优劣。

三、进度安排1. 前期准备：2022年1月-2022年2月，主要包括团队组建、研究资料搜集和整理、项目立项申报等。

2. 系统设计：2022年3月-2022年5月，主要完成对电力负荷的无功补偿系统建模、DSP处理器模块的设计和系统控制策略的确定。

基于模糊控制的tsc无功补偿系统的研究基于模糊控制的无功补偿技术自20世纪70年代以来一直是用于改善电力系统能量转换效率和平衡电压的主要技术之一。

有效的电力系统平衡是确保电力系统允许高效运营的关键因素。

同时，电力系统的无功补偿还有助于减少电力系统无功功率的不匹配，减少负荷的波动，从而节省电力公司的成本，提高电力系统的稳定性。

无功补偿方法中最常采用的是模糊控制方法。

模糊控制是由工学家大谷爱和石井晃昭于1978年提出的。

模糊控制可以结合无功补偿技术改进和控制电力系统中的无功补偿器，以有效地改善系统效率，补偿容量和负荷余量。

此外，采用模糊控制方法进行无功补偿还有助于减少系统反应时间，提高系统的稳定性，并减少不必要的无功补偿设备。

本文主要对基于模糊控制的TSC无功补偿系统进行了研究。

一般来说，TSC是指可调式无功补偿装置，它的主要作用是补偿负荷的无功功率和电力系统的无功不平衡。

本文首先介绍了模糊控制系统的基本原理，即模糊控制中的模糊规则及模糊推理过程，并分析了模糊控制对TSC无功补偿系统的性能的影响及其优越性。

其次，讨论了基于模糊控制的TSC无功补偿系统的具体设计，包括一个高效的模糊控制器，以及一个用于实现功率配置控制的软件。

在此基础上，本文还阐述了模糊控制的TSC无功补偿系统的仿真结果，包括对系统性能的影响、补偿器性能的影响以及无功补偿器的运行时间和可靠性。

综上所述，本文对基于模糊控制的TSC无功补偿系统进行了深入的研究。

结果表明，使用模糊控制技术可以改善无功补偿产品的性能，从而为电力系统提供更高的稳定性和更高的能量转换效率。

本文的研究为进一步研究基于模糊控制的TSC无功补偿系统提供了重要参考。

TSC无功补偿装置的设计摘要：晶闸管投切电容器（TSC）是静止无功补偿技术的发展方向。

根据笔者设计的一种TSC无功补偿装置，分析了TSC装置常用的主电路的特点，介绍了电容器投切判据与信号检测、零电压投入以及晶闸管触发电路等关键问题的解决方案。

关键字：无功补偿晶闸管 TSC 零电压触发DESIGN ON A TSC REACTIVE POWER COMPENSATION DEVICE Abstract:Thyristor switchedcapactor（TSC）is a new direction of the staticvar compensator（SVC）technology.Basing on a designproject for TSC reactive power compensation device, the characteristics of itsvarious main circuits are analysed.Some key problems on developing TSC deviceare introduced, i.e. the criterion of switched capactor,the data detectionmethod, zero-voltage switching-on,and the triggering circuit for thyristors.key words: reactive power compensation；thyristor；thyristor switched capactor；zero-voltage triggering1 引言静止无功补偿装置（SVC）是配电网中控制无功功率的装置，它根据无功功率的需求，对无功器件（电容器和电抗器）进行投切或调节。

传统的无功补偿装置采用机械开关（接触器或断路器）投切电容器，开关触头易受电弧作用而损坏。