靜止無功補(bǔ)償器的研究課程設(shè)計(jì)

1、 靜止無功補(bǔ)償器的研究 課程設(shè)計(jì)一 設(shè)計(jì)題目的分析在電網(wǎng)中由于大量感性負(fù)載的應(yīng)用，使線路電壓與線路電流在相位上存在一個(gè)角度差，這樣就引出了無功功率的概念。無功功率是一個(gè)反映電源與負(fù)荷間的能量交換的物理量，它的大小表明了電源與負(fù)荷間能量交換的幅度，本身并不消耗能量。同時(shí)，無功功率在系統(tǒng)中的流動對電力系統(tǒng)本身也產(chǎn)生了很大的影響。下面就先簡單的分析無功功率對電力系統(tǒng)本身有哪些危害：(l)增加設(shè)備容量。無功功率的增加會導(dǎo)致電流增大和視在功率增加，從而使發(fā)電機(jī)，變壓器等各種電氣設(shè)備的容量和導(dǎo)線的容量增加。同時(shí)，也使得電力用戶的起動及控制設(shè)備、測量儀表的規(guī)格也要相應(yīng)的加大。(2)設(shè)備及線路損耗增加。無功功

2、率的增加，使總電流增大，因而使設(shè)備及線路的損耗增加，這是顯而易見的。設(shè)線路中電流I由有功分量Ip和無功分量匆組成，線路電阻為R，則線路損耗為:P=I2R=（Ip2+Iq2）R=（P2+Q2）R/U2 其中（P2+Q2）R/U2這一部分損耗就是無功功率引起的。(3)使線路和變壓器的電壓降增大，若是沖擊性無功功率負(fù)載，還會使電壓產(chǎn)生劇烈波動，使供電質(zhì)量嚴(yán)重降低。 在一般的電網(wǎng)中，1S比1小得多，因此可以得出這樣的結(jié)論:電網(wǎng)電壓的波動主要是由無功功率的波動引起的，而有功功率的波動對電網(wǎng)電壓一般影響較小。例如:電動湘袍動時(shí)功率因數(shù)很低，這種沖擊性無功功率會使電網(wǎng)電壓劇烈波動，甚至使接在同一電網(wǎng)上的用戶

3、無法正常工作。電弧爐、車陣n機(jī)等大型設(shè)備會產(chǎn)生頻繁的無功功率沖擊，嚴(yán)重影響電網(wǎng)供電質(zhì)量。(4)功率因數(shù)降低，設(shè)備容量利用少。 在工業(yè)和生活用電負(fù)載中，感性負(fù)載占有很大比例。異步電動機(jī)、變壓器、熒光燈等都是典型的感性負(fù)載。異步電動機(jī)和變壓器所消耗的無功功率在電力系統(tǒng)所提供的無功功率中占很大的比例。電力系統(tǒng)中的電抗器和架空線等也消耗一些無功功率。感性負(fù)載必須吸收無功功率才能正常工作，這是由其本身的性質(zhì)所決定的。近年來，隨著電力系統(tǒng)中非線性用電設(shè)備，特別是電力電子裝置應(yīng)用的日益廣泛，而大多數(shù)電力電子裝置功率因數(shù)較低(如:相控整流器)，工作時(shí)基波電流滯后于電網(wǎng)電壓，要消耗大量的無功功率，也給電網(wǎng)帶來額

4、外負(fù)擔(dān)，并影響供電質(zhì)量。因此提高功率因數(shù)己成為電力電子技術(shù)和電力系統(tǒng)研究領(lǐng)域所面臨的一個(gè)重大課題，正在受到越來越多的關(guān)注。怎樣提高功率因數(shù)？怎樣把電網(wǎng)消耗的大量無功功率補(bǔ)回來呢？對于這一系列問題，在大量消耗無功功率的地方產(chǎn)生無功功率，進(jìn)行合理的無功補(bǔ)償，就是最佳的答案。無功補(bǔ)償?shù)淖饔弥饕幸韵聨c(diǎn)：（1） 提高供用電系統(tǒng)及負(fù)載的功率因數(shù)，降低設(shè)備容量，減少功率損耗。（2） 穩(wěn)定受電端及電網(wǎng)的電壓，提高供電質(zhì)量。在長距離輸電線(3)在一些三相負(fù)載不平衡的情況下，通過適當(dāng)?shù)臒o功補(bǔ)償可以平衡三相的有功功率及無功負(fù)荷。(4)提高發(fā)電機(jī)有功輸出能力。（5）減少線路損耗，提高電網(wǎng)的有功傳輸能力。（6）降低

5、設(shè)備發(fā)熱，延長設(shè)備壽命，改善設(shè)備的利用率。（7）避免系統(tǒng)電壓崩潰和穩(wěn)定破壞事故，提高運(yùn)行安全性。由于無功補(bǔ)償具有上述重要的作用，因此對于無功補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行研究具有相當(dāng)重要的實(shí)際意義。下面就介紹無功補(bǔ)償?shù)钠骷?0世紀(jì)70年代以前，國內(nèi)以傳統(tǒng)無功補(bǔ)償設(shè)備為主流，傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償設(shè)備有并聯(lián)電容器、調(diào)相機(jī)和同步發(fā)電機(jī)等，由于并聯(lián)電容器阻值固定，不能動態(tài)的跟蹤負(fù)荷無功功率的變化;而調(diào)相機(jī)和同步發(fā)電機(jī)等補(bǔ)償設(shè)備又屬于旋轉(zhuǎn)設(shè)備，其噪聲、損耗都很大，而且還不適用于太大或太小的無功補(bǔ)償。所以這些設(shè)備已經(jīng)越來越不適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要。20世紀(jì)70年代以后，隨著研究的進(jìn)一步加深，出現(xiàn)了一種靜止無功補(bǔ)償技術(shù)。這種技術(shù)

6、經(jīng)過30多年的發(fā)展，經(jīng)歷了一個(gè)不斷創(chuàng)新、發(fā)展完善的過程。所謂靜止無功補(bǔ)償是指用不同的靜止開關(guān)投切電容器或電抗器，使其具有吸收和發(fā)出無功電流的能力，用于提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，抑制系統(tǒng)振蕩等功能。目前這種靜止開關(guān)主要分為兩種，即斷路器和電力電子開關(guān)。由于用斷路器作為投切開關(guān)，其開關(guān)速度較慢，不可能快速跟蹤負(fù)載無功功率的變化，而且投切電容器時(shí)，常常會引起較為嚴(yán)重的沖擊涌流和操作過電壓，這樣不但容易造成接觸點(diǎn)燒焊，而且使補(bǔ)償電容器內(nèi)部擊穿，維修量大。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，交流無觸點(diǎn)開關(guān)SCR, GTR, GTO和IGBT等的出現(xiàn)，將其作為投切開關(guān)，速度可以提高5

7、00倍(約為l0us)。對任何系統(tǒng)參數(shù)，無功補(bǔ)償都可以在一個(gè)周波內(nèi)完成，而且可以進(jìn)行單相調(diào)節(jié)。那個(gè)時(shí)期靜止無功補(bǔ)償器件分為三類：第一類是具有飽和電抗器的靜止無功補(bǔ)償裝置（SR）。這些裝置組成的靜止無功補(bǔ)償裝置屬于第一批靜止補(bǔ)償器。飽和電抗器分為自飽和電抗器和可控飽和電抗器兩種，相應(yīng)的無功補(bǔ)償裝置也就分為兩種。具有自飽和電抗器的無功補(bǔ)償裝置是依靠電抗器自身固有的能力來穩(wěn)定電壓，它利用鐵心的飽和特性來控制發(fā)出或吸收無功功率的大小。可控飽和電抗器通過改變控制繞組中的工作電流來控制鐵心的飽和程度，從而改變工作繞組的感抗，進(jìn)一步控制無功電流的大小。第二類是晶閘管控制電抗器(TCR) 和晶閘管投切電容器(

8、TSC)。兩個(gè)反并聯(lián)的晶閘管與一個(gè)電抗器相串聯(lián)，就構(gòu)成了簡單的晶閘管控制電抗器，其單相原理圖：三相多接成三角形，這樣的電路并入到電網(wǎng)中相當(dāng)于交流調(diào)壓器電路接電感性負(fù)載，此電路的有效移相范圍為900一1800。當(dāng)觸發(fā)角s=900時(shí)，晶閘管全導(dǎo)通，此時(shí)導(dǎo)通角a =1800，電抗器吸收的無功電流最大。而為了解決電容器組頻繁投切的問題，TSC裝置應(yīng)運(yùn)而生。其單相原理圖如圖：兩個(gè)反并聯(lián)的晶閘管只是將電容器并入電網(wǎng)或從電網(wǎng)中斷開，串聯(lián)的小電抗器用于抑制電容器投入電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)可育鏟生的沖擊電流。TSC用于三相電網(wǎng)中可以是三角形連接，也可以是星形連接。一般對稱網(wǎng)絡(luò)采用星形連接，負(fù)荷不對稱網(wǎng)絡(luò)采用三角形連接。無論

9、是星形還是三角形連接都采用電容器分組投切。為了對無功電流能盡量做到無級調(diào)節(jié)，總是希望電容器級數(shù)越多越好，但考慮到系統(tǒng)的復(fù)雜性及經(jīng)濟(jì)性，這樣的電容器組又不能太多，電容器組太多的話，還會帶來使設(shè)備體積增大的缺點(diǎn)。TSC的關(guān)鍵技術(shù)問題是投切電容器時(shí)刻的選取。經(jīng)過多年的分析與實(shí)驗(yàn)研究，其最佳投切時(shí)間是晶閘管兩端的電壓為零的時(shí)刻，即電容器兩端電壓等于電源電壓的時(shí)刻。此時(shí)投切電容器，電路的沖擊電流為零。這種補(bǔ)償裝置為了保證更好的投切電容器，必須對電容器預(yù)先充電，充電結(jié)束之后再投入電容器。第三類是采用自換相變流技術(shù)的靜止無功補(bǔ)償裝置一高級靜止無功發(fā)生器(ASVG). 目前靜止無功發(fā)生器(SVG)得到了快速的

10、發(fā)展并進(jìn)入實(shí)用階段。SVG己成為靜止無功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展方向，是今后柔性交流輸電系統(tǒng)的一個(gè)重要元件。它的主要功能是在電力系統(tǒng)中起到動態(tài)無功發(fā)生、無功補(bǔ)償、電壓支撐和改善系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的作用?？偟恼f來，靜止無功發(fā)生散器由于具有響應(yīng)速度快、可以在從感性到容性的整個(gè)范圍內(nèi)進(jìn)行連續(xù)的無功調(diào)節(jié)，特別是在欠壓條件下仍可有效地發(fā)出無功功率和在系統(tǒng)對稱運(yùn)行條件下所需儲能電容容量較小，從而具有可以減小裝置體積等優(yōu)點(diǎn)，而得到了電力工業(yè)界越來越大的關(guān)注。因此本課題研究的無功補(bǔ)償器為靜止無功補(bǔ)償器。二 靜止無功補(bǔ)償器的總體設(shè)計(jì)靜止無功補(bǔ)償器的主電路靜止無功補(bǔ)償器（ASVG）分為電壓補(bǔ)償器和電流補(bǔ)償器兩類。其簡單主電路結(jié)構(gòu)

11、：上圖為電壓型的補(bǔ)償器，如果將直流側(cè)的電容器用電抗器代替，交流側(cè)的串聯(lián)電感用并聯(lián)電容代替，則為電流型的補(bǔ)償器。交流側(cè)所接的電感L和電容C的作用分別為阻止高次諧波進(jìn)入電網(wǎng)和吸收換相時(shí)產(chǎn)生的過電壓。無論是電壓型，還是電流型的SVG其動態(tài)補(bǔ)償?shù)臋C(jī)理是相同的。當(dāng)送到逆變器的脈寬恒定時(shí)，調(diào)節(jié)逆變器輸出電壓與系統(tǒng)電壓之間的夾角就可以調(diào)節(jié)無功功率和逆變器直流側(cè)電容電壓Uc，同時(shí)調(diào)節(jié)夾角和逆變器脈寬，即可以在保持Uc恒定的情況下，發(fā)出或吸收所需的無功功率。SVG裝置的核心部分是逆變電路，它將整流后的直流電壓進(jìn)行逆變以產(chǎn)生-個(gè)頻率與系統(tǒng)相同的交流電壓，并且這個(gè)電壓的幅值和相位都可調(diào)，然后通過電抗器把這個(gè)電壓并到

12、電網(wǎng)上去，從而產(chǎn)生所需的交流無功功率。利用IGBT智能模塊后，逆變器電路無論是在體積、性能、穩(wěn)定性上還是控制方式上都得到了極大的簡化。本文中所介紹到的靜止無功發(fā)生器是電壓型的SVG，它具有主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單，且逆變裝置所用的電壓型器件IGBT易于控制，靈活方便。靜止無功補(bǔ)償器的工作原理靜止無功補(bǔ)償器的主電路出來了，那么它是如何工作的呢？它的具體工作原理是什么？首先我們先看看SVG的工作原理圖：逆變器IPM的輸出經(jīng)過一個(gè)數(shù)值不大的電抗XL(包括變壓器的內(nèi)抗)接入三相交流電網(wǎng)，調(diào)節(jié)逆變器輸出電壓Vi的相位，使得Vi與交流電網(wǎng)電壓代同相(相角差=o)，這么看來逆變器就變成為一個(gè)無功功率發(fā)生器了，從

13、而可以得出：當(dāng)輸出電壓Vi高于電網(wǎng)電壓Ys時(shí)，這時(shí)無功功率發(fā)生器輸出滯后的無功即感性的無功功率。當(dāng)輸出電壓Vi低于電網(wǎng)電壓Vs時(shí)， 這時(shí)無功功率發(fā)生器輸出超前的無功即容性的無功功率。因此，控制無功功率發(fā)生器(逆變器工PM)輸出電壓VI的大小，即可控制其輸出無功功率的數(shù)值大小及其性質(zhì)(超前或滯后)。從以上的分析我們可以知道，逆變器IPM能獨(dú)立地與電網(wǎng)進(jìn)行無功功率的交換，并能從系統(tǒng)吸收有功功率，為直流側(cè)電電容器提供能量的支持。靜止無功補(bǔ)償器的常用控制方法前面已經(jīng)介紹，由無功電流(或者無功功率)參考值調(diào)節(jié)SVG,控制SVG發(fā)出無功的性質(zhì)和大小，就可以補(bǔ)償負(fù)載所需的無功，具體的控制方法可以分為間接控制

14、和直接控制兩種方式。這兩種控制方式都可以對無功電流進(jìn)行控制，以補(bǔ)償電路中所需要的無功，因此，更準(zhǔn)確地講，這兩種方式都是針對流過SVG的無功電流進(jìn)行控制。但從軟件的可靠性和硬件的復(fù)雜程度來考慮，采用電流的間接控制要比電流的直接控制實(shí)現(xiàn)起來容易的多。SVG對電力系統(tǒng)的影響和控制主要是通過逆變器輸出三相正弦電壓并聯(lián)到線路中來實(shí)現(xiàn)的。因此，輸出三相電壓波形嚴(yán)格對稱且每相的正負(fù)半周也對稱的SPWM是十分關(guān)鍵的。SPWM (Sinusoidal Pulse Width Modulation)法的基本思想是使輸出的脈沖寬度按正弦規(guī)律變化，因這樣的調(diào)制技術(shù)能有效地抑制輸出電壓中的低次諧波分量。因此，SVG的逆

15、變器采用SPWM控制方式，可以輸出質(zhì)量較高的正弦波，大大提高電網(wǎng)的電壓品質(zhì)。生成SPWM波形的方法目前主要有軟硬件相結(jié)合的方法和采用純軟件編程的方法。采用軟硬件相結(jié)合的方法具有精確度不高，生成波形的硬件電路較復(fù)雜等缺點(diǎn)。而利用數(shù)字信號處理器(DSP)的事件管理器，用純軟件編程方法實(shí)現(xiàn)SPWM波形的輸出可減少系統(tǒng)的硬件投資，并具有實(shí)時(shí)性好和運(yùn)算精確等優(yōu)點(diǎn)。（1）經(jīng)分析，在角絕對值不太大的情況下，與IO接近線性正比關(guān)系。因止通過控角就可以控制SVG吸收的無功電流。這樣就可以得出SVG最簡單的控制方法，原理圖：當(dāng)改變角時(shí)，VL也隨著變化。VS的變化是通過直流端支撐電壓VD變化而實(shí)現(xiàn)。角變化時(shí)，變流器

16、將吸收一定的有功電流，因而直流側(cè)的電容將被充電或放電，因而引起VD的變化，從而引起VI的變化。當(dāng)暫態(tài)過程完畢時(shí)，VI，IQ必然滿足上述關(guān)系式。(2) 如果在這種控制方法基礎(chǔ)上加上反饋環(huán)節(jié)，那么無功電流的控制精度和響應(yīng)速度都會大大提高。其原理圖：在此基礎(chǔ)上，產(chǎn)生了許多種控制方法，比如對角和逆變器脈寬角Ø聯(lián)合起來的控制策略等。電流間接控制方法多適用于較大容量的SVG裝置，其減少諧波方法多采用多重化的方法并且結(jié)合PWM技術(shù)。三 靜止無功補(bǔ)償器硬件設(shè)計(jì)我們首先分析SVG的總體構(gòu)造，根據(jù)構(gòu)造的器件的要求設(shè)計(jì)硬件的規(guī)格，SVG的總體構(gòu)造為：看得出來，整個(gè)SVG硬件電路包括以電力電子器件工GBT為

17、核心的功率主回路和以數(shù)字信號處理器TMS320LF2407 DSP為控制核心的控制回路，其中控制工GBT管門極的SPWM脈沖由DSP來產(chǎn)生。（1） 電力電子主回路 從上圖不難看出，電力電子主回路主要包括逆變電路和整流電路兩部分。逆變電路的硬件選擇可以有單個(gè)IGBT管、單個(gè)二極管和專門設(shè)計(jì)的驅(qū)動電路等組成的逆變器。但其效果和性能不佳，在此介紹三菱公司的智能功率模塊IPM，它是由7個(gè)IGBT管、6個(gè)二極管、柵極驅(qū)動電路、過流保護(hù)電路、過熱保護(hù)電路、短路保護(hù)電路、驅(qū)動保護(hù)電路、驅(qū)動電壓欠壓保護(hù)等組成。該模塊的主電路部分有5個(gè)端子，即直流電壓的輸入端正負(fù)極，三相交流電輸出端U, V, W，控制部分共有

18、19個(gè)端子，用于PWM信號的輸入、故障信號輸出及驅(qū)動電源等。與過去的IGBT模塊和驅(qū)動電路的組合電路相比，IPM模塊內(nèi)含驅(qū)動電路且保護(hù)功能齊全，因而可極大地提高應(yīng)用系統(tǒng)整機(jī)的可靠性。本設(shè)計(jì)選用三菱公司的IPM模塊，它具有體積小、可靠性高、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)。整流電路的硬件選擇采用三相不控整流模塊將交流電變成直流電?？紤]濾波電容充電電流的影響以及市場供貨情況，實(shí)際二極管整流模塊選用6RI30G-160 ( 30A， 1200V ) 。（2） 主回路直流電容整流電路輸出的直流電壓含有波動成分，并且逆變器也可產(chǎn)生部分的脈動電流，因此需加入大電容濾波環(huán)節(jié)。根據(jù)三相瞬時(shí)無功功率理論，理想情況下，三相電路總的

19、瞬時(shí)功率為各相瞬時(shí)有功功率之和，而總的瞬時(shí)無功功率總和為零，這表明各相瞬時(shí)無功功率只是在三相之間交換，因此，對于SVG而言，瞬時(shí)無功功率不會導(dǎo)致其交流側(cè)和直流側(cè)之間的能量交換，從而使偽保持恒定。因此，從原理上講，SVG直流側(cè)不需儲能元件。此時(shí)電容只需很小的電容量用于保證功率器件的正常工作即可，一般直流側(cè)電容選用4個(gè)2200µF/ 450V的電解電容，兩串兩并。（3） 逆變器IPM的緩沖電路緩沖電路(又稱阻容吸收電路)主要用于抑制IPM模塊內(nèi)部的IGBT單元的過電壓dv/dt或者過電流di/dt，同時(shí)減小IGBT開關(guān)損耗。由于緩沖電路所需的電阻、電容的功率和體積都較大，所以在IGBT模

20、塊內(nèi)部并沒有專門集成該部分電路。因此，在實(shí)際的系統(tǒng)之中一定要有緩沖電路，通過電容可把過電壓的電磁能量變成靜電能量儲存起來，電阻可防止電容與電感產(chǎn)諧振。其IGBT的緩沖電路：（4） IGBT門極驅(qū)動控制電路與主電源電路不同，驅(qū)動控制電路主要針對的是DSP控制系統(tǒng)的弱電控制部分。由于模塊要直接和配電系統(tǒng)相連，因此必須利用隔離器件將模塊和控制部分的弱電電路隔離開來，以保護(hù)DSP控制系統(tǒng)。同時(shí)由于工GBT模塊的工作狀況很大程度上取決于正確、有效、及時(shí)的控制信號。所以設(shè)計(jì)一個(gè)優(yōu)良的光禍控制電路也是模塊正常工作的關(guān)鍵之一。 門極驅(qū)動控制電路的任務(wù)是:將DSP輸出的0-3.3V的PWM信號轉(zhuǎn)換成0-15V的

21、IGBT驅(qū)動信號，驅(qū)動信號低有效。門極驅(qū)動控制電路：上圖中PWM1是DSP輸出的開關(guān)信號，經(jīng)光耦隔離器件TLP250隔離和電平轉(zhuǎn)換后送入IPM的Up端，電路中連接的10µF和0. 1µF的電容是用于從控制信號PWM1到IPM之間布線阻抗的退藕，而不是作為濾波電容來使用。2407發(fā)出的SPWM脈沖經(jīng)過電阻Rl (100 )接入型號為TLP250的光耦輸入端，光耦的一個(gè)輸出端經(jīng)電阻R4 ( 51 )引到IGBT門極，另兩個(gè)輸出端分別接十15V電源和地，電容C1 (0.1µF)起到穩(wěn)定直流電源的作用，電容C2 (10µF)起到增大驅(qū)動能力的作用。當(dāng)2407的P

22、WM引腳輸出高電平時(shí)，發(fā)光二極管導(dǎo)通并發(fā)出對應(yīng)的光脈沖，光電二極管隨之導(dǎo)通，三極管T1導(dǎo)通，T2截止，輸出端OUT輸出高電平(約為+15V )則與之相連的IGBT隨之導(dǎo)通。當(dāng)2407的PWM引腳輸出低電平時(shí)，光電二極管隨之截止，三極管T2導(dǎo)通，T1截止，輸出端OUT輸出約OV的低電平，則與之相連的IGBT隨之截止。TLP250內(nèi)部實(shí)際上是一個(gè)光電耦合電路，其輸入輸出即無電的聯(lián)系，也無磁的聯(lián)系，起到了極好的抗干擾及隔離作用。由于發(fā)光二極管與光電二極管均具有快速響應(yīng)特性，故能適應(yīng)高頻脈沖的要求，所以光耦的輸出與輸入波形完全相同，幾乎沒有相位移動。（5） 工作電源IPM要正常工作，至少需要4U, V

23、, W三相的上橋臂各1個(gè)，獨(dú)立的驅(qū)動電源，要求供電電壓個(gè)相互獨(dú)立的驅(qū)動電源給IPM的驅(qū)動電路供電。U, V, W的下橋臂共用1個(gè)，所以要4個(gè)相互15V。下面介紹最典型的一種低功率電源設(shè)計(jì)：上圖中變壓器的主線圈接220V 50Hz交流電源，次線圈將輸出15V的交流電，經(jīng)整流全橋整流再經(jīng)公翻皮電容C1濾波后，大約可以得到19V有脈動的直流電源。三端穩(wěn)壓塊7815是將濾波電容C1得到的19V有脈動的直流電源穩(wěn)壓變成15V穩(wěn)定的、波紋系數(shù)非常小的直流電源，此15V電源再經(jīng)過濾波電容C2后，基本上可以得到非常穩(wěn)定的15V直流電壓源。由于三端穩(wěn)壓塊7815自身會產(chǎn)生白噪聲-一種頻率很高的熱噪聲，而電解電容

24、C2只對低頻比較敏感，可以濾去大部分的低頻脈動波，對高頻的雜波卻無能為力，故加上一個(gè)高頻瓷片濾波電容C3濾去高頻雜波。這兩個(gè)濾波電容并聯(lián)聯(lián)接，可同時(shí)濾去高低頻率的各種交流波，最后得到的直流電壓源的電壓質(zhì)量是非常高的。（6） TMS320LF2407 DSP的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)TI公司的TMS320LF2407 DSP適于逆變器控制和電機(jī)控制的芯片，集實(shí)時(shí)處理和控制器外設(shè)于一身。那我們就以TMS320LF2407 DSP芯片為例，利用TMS320LF2407 DSP芯片產(chǎn)生SPWM來控制逆變器以產(chǎn)生我了門期望的幅值和相位可調(diào)、頻率與系統(tǒng)電壓頻率同步的正弦電壓。其具體功能如下：（7）采樣信號預(yù)處理裝置采樣

25、信號預(yù)處理裝置包括 電壓和電流信號轉(zhuǎn)換電路和電網(wǎng)頻率跟蹤模塊?；贒SP2407的電壓電流信號預(yù)處理的原理圖：DSP2407的工作電壓為+3.3V，故接入其引腳的信號電壓也不能超過3.3V，且其內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的基準(zhǔn)電壓范圍為0-3.3V，是單極性的。而在實(shí)驗(yàn)室條件下，來自電壓互感器和電流互感器二次側(cè)的電壓和電流分別為0-100V和0-5A，且為交流電，故信號需先接入一個(gè)信號預(yù)處理裝置，經(jīng)處理達(dá)到2407要求的數(shù)值范圍后再接入其ADCIN引腳。電網(wǎng)頻率跟蹤模塊 系統(tǒng)電壓雖然一般為50Hz工頻，但也會上下波動。為了使SVG產(chǎn)生的附加電壓頻率和系統(tǒng)電壓頻率保持一致，必須進(jìn)行電網(wǎng)頻率跟蹤。測量電網(wǎng)頻

26、率的方法是把系統(tǒng)電壓(正弦波)通過一個(gè)方波轉(zhuǎn)換電路變成與之同周期的同步信號方波，然后測量其兩個(gè)相鄰上升沿之間的時(shí)間間隔就可得到此方波信號也就是系統(tǒng)電壓的周期。方波轉(zhuǎn)換電路圖如下，其中的電壓傳感器也是采用輸入輸出標(biāo)稱值為交流100V/1 V的跟蹤型電壓隔離傳感器WBV411D0。其輸出信號經(jīng)過型號為OP07的運(yùn)算放大器進(jìn)行比例放大，然后在型號為LM311的高速比較器中進(jìn)行信號過零點(diǎn)檢測，即可得到方波信號。（8）濾波器為了把逆變器輸出的SPWM波形變成正弦波，可采用如下的低通濾波器，其中電感的參數(shù)為1.5 mH,電容的參數(shù)為5.6uF。四 靜止無功補(bǔ)償器的軟件設(shè)計(jì)要想使SVG控制系統(tǒng)能夠正常工作，

27、除了硬件電路，還必需要有軟件進(jìn)行支撐，可以說，軟件部分是SVG控制系統(tǒng)的靈魂。下面就介紹基于TMS320LF2407 DSP的SVG控制程序的開發(fā)工具為Code Comaoser軟件，它是用匯編語言程序設(shè)計(jì)的。整個(gè)SVG程序模塊組成： 有初始化模塊 電網(wǎng)頻率跟蹤模塊 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 FFT及電量計(jì)算模塊 人機(jī)接口模塊 SPWM脈沖輸出模塊SVG的主程序流程圖：為了提高整個(gè)SVG控制程序的實(shí)時(shí)性，在軟件設(shè)計(jì)中，還充分利用了中斷服務(wù)子程序，與主程序協(xié)同工作。其中斷響應(yīng)流程圖: 本人對靜止無功補(bǔ)償器的軟件設(shè)計(jì)只是產(chǎn)生一定的認(rèn)識，還不能靈活掌握。在此就不一一介紹它的內(nèi)部具體構(gòu)造和功能。五 設(shè)計(jì)總結(jié)和心得體會靜止無功發(fā)生器(SVG)是柔性交流輸電系統(tǒng)中的一種重要的控制器。它是近年來新出現(xiàn)的一種基于大功率逆變器的靜止無功補(bǔ)償裝置，是電力行業(yè)世界前沿科技柔性交流輸電系統(tǒng)中的重要組成部分。它將電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技木壞口現(xiàn)代控制技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)，通過對裝置輸出電壓相位的控制，對電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)施靈活