【正文】 并聯(lián)電容器。采用高性能的無功功率補償裝置無疑是最切實可行的方法，就地補償負載的感性無功功率，減少無功功率在線路上的傳輸，降低 輸配電設備上的有功功率損耗和電壓降落，提高系統(tǒng)的輸配電能力。 目前世界各國都在進行智能電網(wǎng)的研究和建設，美國、日本先后都提出了各自的智能電網(wǎng)計劃，而且 新加坡已經建立了具有自己特色的智能電網(wǎng)，我國國家電網(wǎng)公司也提出了建設堅強的智能電網(wǎng)的計劃，并已經進行了許多實踐。而并聯(lián)電容器只能補償固定無功，容易造成過補或欠補，無法滿足電力系統(tǒng)的實際需要，還有可能和系統(tǒng)發(fā)生諧振，導致諧波放大。并聯(lián)電容器補償 簡單經濟，靈活方便。但在低壓補償時，負載具有分散大，數(shù)量多的特點，這就要求無功補償裝置成本低，操作方便，易于維護和安裝，而且必須能進行無功補償。高壓補償通常就是在變電所高壓側進行，僅能補償補償點前端的無功功率，對補償后的輸電線路和負載的無功功率起不到補償作用。目前，日本、美國等發(fā)達國家補償度達到了 ，干網(wǎng)功率因數(shù)接近 ，而我國的補償度僅為 ，因此在我國大力推廣無功補償技術尤為迫切。 目前，世界各國都將無功補償電網(wǎng)規(guī)劃的必不可少的一部分。在長距離輸電線路中的合適地點設置動態(tài)無功補償裝置，還可以改善輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高輸電能力。 無功補償 的的作用主要有以下幾點： 提高供電系統(tǒng)及負載的功率因數(shù)，降低設備容量，減少功率損耗。在電力系統(tǒng)中，大多數(shù)網(wǎng)絡元件和負載都要消耗無功功率，顯然，如果這些所需的無功功率都要有發(fā)電機提供并經過長距離輸送是不合理的，通常也是不可能的。 （ 4）功率有所降低，設備容量利用少。無功功率的增加，使總電流增大，因而使設備及線路的損耗增加，這是顯而易見的。同時，也使得電力用戶的起動及控制設備、測量儀表的規(guī)格也要相應的加大。 無功給電力系統(tǒng)帶來的影響主要有以 下幾點： （ 1）增加設備的容量。 關鍵詞： 無功動態(tài)補償 ， 靜止無功補償發(fā)生器 ， 矢量控制 ， 諧波濾波器，DSP 安徽理工大學 畢業(yè)設計 II DYNAMIC VAR COMPENSATION SYSTEM DESIGN BASED ON VECTOR CONTROL ABSTRACT Var pensation not only for the user to save electricity,stable voltage,but also can reduce transmission losses and reducing the capacity of power supply the development of reactive power pensation so far, but in the Dynamic Var Compensation ,there are still some problems to be resolved. This paper analyzes the current is being used in a variety of dynamic reactive power pensation device status, and based on this proposed generator using Static Var Compensation(SVG) as the core of the Dynamic Var Compensation devices. Digital the signal handler TMS320LF2407 has high precision, high running speed and reliability in high quality electricity, are suitable for the dynamic of the quality control. this paper mainly discusses the work principle of generator Static Var Compensation(SVG), in theory the analysis on the basis of the experiment of device SVG vector control research scheme. The key to the work of the structure and dynamic control method, and with a chip TMS320F240 DSP for the main core of the control of chip design Control system, to meet the demand for pensation for realtime and dynamic. The electricity system of the load power factor is low and that of harmonics pollution is serious relatively, all these problems affect the quality of power grid. Light of this situation, the paper also designed LC harmonic filters, and gives the parameters to calculate. KEYWARDS： dynamic var pensation， generator static var pensator， vector control, harmonic filter,dsp 安徽理工大學 畢業(yè)設計 i 目錄 摘要 II ABSTRACT II 1．緒論 3 課題的意義 3 國內外無功動態(tài)的技術概況 3 本設計所采用的方案 6 2．矢量控制相關的基本理論 7 PWM 整流器的基本原理 7 矢量控制理論 8 12 無功動態(tài)補償系統(tǒng)結構 12 無功動態(tài)補償策略 14 無功動態(tài)補償需求量的計算 14 補償裝置容量的計算 17 裝置設計 18 SVG 理論分析 18 主電路 18 主電路圖 18 整流變壓器設計 19 IGBT 開關器件的選擇 19 濾波電感、電容的選擇 19 交流回路斷路器選擇 22 IGBT 驅動電路的設計 22 控制電路設計 22 基于 DSP 處理器的控制圖 22 程序模塊組成 25 電壓、電流檢測電路及信號處理電路 31 控制電源 34 5．無功補償容量期望值的計算和設計 36 動態(tài)無功補償控制器綜述 36 交流電壓檢測電路 37 安徽理工大學 畢業(yè)設計 ii 交流電流檢測電路 37 同步檢測電路 38 母線總斷路 器的選擇 38 6．濾波器的設計 38 諧波電流的產生及其計算 38 各次諧波濾波電路參數(shù)選擇 39 斷路器的選擇 40 總結 41 參考文獻 42 致謝 44 安徽理工大學 畢業(yè)設計 iii 1．緒論 課題的意義 自從 1831年法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應定律以來，電能成為主要的二次能源，至今已有 170多年的歷史。 目前電力系統(tǒng)中負荷功率因數(shù)偏低而且諧波污染也比較嚴重，這些問題都影響著電網(wǎng)的電能質量。本文主要 討論了靜止無功補償發(fā)生器 (SVG)的原理，并在理論分析的基礎上，提出了基于矢量控制的 SVG 實驗裝置研究方案。本文首先分析了當前正在使用中的各種動態(tài)無功補償裝置的現(xiàn)狀，并在此基礎上提出了采用靜止無功補償發(fā)生器 (SVG)為核心的動態(tài)無功補償裝置。 本科畢業(yè)設計說明書 基于矢量控制的無功動態(tài)補償系統(tǒng)的設計 DYNAMIC VAR COMPENSATION SYSTEM DESIGN BASED ON VECTOR CONTROL 學院（部）： 電氣與信息工程學院 專業(yè)班級： 電氣 076 學生姓名： 陳練練 指導教師： 孫全才講師 安徽理工大學 畢業(yè)設計 2 2021 年 6 月 6 日 基于矢量控制的無功動態(tài)補償系統(tǒng)的設計 摘要 無功補償 不僅可以為用戶節(jié)約用電、 穩(wěn)定電 壓， 而且能夠 降低輸電損耗和減少供電設備的容量。 雖然無功補償技術發(fā)展 至今 ，但在動態(tài)無功補償方面仍 存在一些問題有待解決。 數(shù)字信號處理器 TMS320LF2407 具有控制精度高，運行速度快和可靠性高等特點，十分適合于電能質量動態(tài)補償裝置的控制。重點探討了無功動 態(tài)補償裝置的結構、控制方法，并以 DSP 芯片 TMS320LF2407 為主要的核心控制芯片設計了整個控制系統(tǒng)， 并使之 能夠滿足我們對實時 動態(tài) 補償?shù)男枨?。針對這種情況，論文中 還 設計了 LC 諧波濾波器，并給出了參數(shù)計算。 近 年來，隨著電力系統(tǒng)中非線性用電設備，特別是電力電子裝置的應用日益廣泛，而大多數(shù)電力電子裝置的功率因數(shù)偏低，工作時 基 波電流滯后于電網(wǎng)電壓 ，要消耗大量的無功功率，給電網(wǎng)帶來了額外的負擔，嚴重地影響了電網(wǎng)的 供電質量，因此提高功率因素已成為電力電子技術和電力系統(tǒng)研究領域所面臨的一個重大課題。無功功率的增加會導致電流的增大和視在功率的增加，從而使發(fā)電機 、變壓器等各種電氣設備的容量和導線的容量增加。 （ 2）設備及線路的損耗增加。 （ 3）使線路和變壓器的電壓降增大，若是沖擊性無功功率負載還會使電壓產生劇烈波動，市 供電質量嚴重下降。 據(jù)有關部門的統(tǒng)計，我國供配電系統(tǒng)由于無功電源不足，使整個電網(wǎng)功率僅達到 ，安徽理工大學 畢業(yè)設計 2 如欲達到先進國家 ，尚需補裝大量的無功電源，這一問題解決后每年可以為國家節(jié)約大量電能，因此無功功率對供電系統(tǒng)和負載的運行都是十分重要的。合理的方法應該是在需要消耗無功功率的地方產生無功功率，即對無功功率進行補償。 穩(wěn)定受電端及電網(wǎng)的電壓，提高供電質量。 在電氣化鐵道等不對稱的場合，通過適當?shù)臒o功補償可以平衡三相負載。然而我國與世界發(fā)達國家相比，無論從電網(wǎng)功率因數(shù)還是補償深度來看，都有較大差距。 無功補償就其補償方式來說分為高壓補償和低壓補償。低壓補償可直接補償輸電線路和負載的無功功率，補償效果最為理想。 目前，電力網(wǎng)中的負荷大部分是感性負荷，因此在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器可以供給感性電抗消耗部分無功功率。但是如今的電力系統(tǒng)的用戶存在著大量無功功率頻繁變化的設備，如軋鋼機、電弧爐、電氣化鐵路等，這就要安徽理工大學 畢業(yè)設計 3 求補償裝置能夠根據(jù)負荷的變化進行動態(tài)補償。因此，采用對電容器分組，利用微機進行控制，根據(jù)負荷無功功率的變化，對電容器進行自動投切，以實現(xiàn)對無功功率動態(tài)補償?shù)难b置，目前在國內外得到廣泛的應用 。而解決目前電網(wǎng)尤其是低壓城網(wǎng)和農網(wǎng)有功功率損耗大、壓降大的問題作為其中重要的一環(huán)，就擺在了我們的面前。由此可見 ，本課題研究的動態(tài)無功補償裝置具有非常廣闊的應用前景和巨大的市場潛力。同步調相機雖然能進行動態(tài)補償，但它屬于旋轉設備，運行中的損耗和噪聲都比較大， 由于價格問題， 目前依舊在現(xiàn)場使用，但在技術上已顯落后。 但是綜合各種原因， 目前， 傳統(tǒng)的無功功率補償 方式 在我國仍是主要的無功補償方式。 安徽理工大學 畢業(yè)設計 4 FACTS的多個類型都具有諧波抑制和無功補償能力。目前這種開關主要是交流接觸器和電力電子開關。晶閘管投切電容器（ TSC）和晶閘管控制電抗器 (TCR)是其典型代表。 TCR是用來吸收系統(tǒng)的無功功率的。此為， SVC還包括 TSC+TCR混合型的補償器，我國平頂山到武漢鳳凰山 500KV變電站引用進口的無功補償設備就是TSC+TCR型。 靜止無功發(fā)生器（ SVG）又稱靜止同步補償器，是 FACTS的新一代裝置，是采用可關斷晶閘管構成的自換向變流器，通過電源逆變技術提供超前和滯后的無功。實際上，由于運行效率的原因，迄今投入使用的 SVG大都采用電壓型橋式電路，其結構簡單、能量損耗小而且易于控制，因此 SVG通常專指采用自換相的電壓型 橋式電路作為動態(tài)無功補償?shù)难b置。適當?shù)恼{節(jié)橋式電路交流側輸出電壓的幅值和相位，或者自己控制其交流側就可以使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流以實現(xiàn)動態(tài)無功補償。對直流電容 C充電，保持電壓安徽理工大學 畢業(yè)設計 5 的穩(wěn)定。 隨著電力電子技術的進一步發(fā)展，特別是 1976年 yugyi等人提出 利用變流器進行無功補償?shù)睦碚撘约?80年代以來高功率大電流全控器件的發(fā)展而逐步出現(xiàn)的進行動態(tài)無功補償?shù)撵o止補償器。美國電力研究院與田納西電力局、西屋電氣公司合作，在 TVA電力系統(tǒng)的 SuIIiVan500KV變電站建造7177。 1993年東京電力分別于東芝公司和日立公司開發(fā)的兩