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TSC型动态无功补偿及其晶闸管触发装置的设计开题报告

本科毕业设计开题报告

题目：TSC型动态无功补偿及其晶闸管触发装置的设计

专题：

院（系）：电气与信息工程学院

班级：电气09-12班

姓名：王羚宇

学号2009021735

2、国内外发展情况(文献综述)

在国内，目前机械投切电容器的方式比较普遍。尤其加入控制系统后，在负荷波动和频率变化不大，在对响应速度要求不高的配电网络中MSC以其优良的性价比，依然具有广泛的市场[8]。

目前国内比较先进，且占据一定市场份额的动态无功补偿装置是SVC。中国目前有5个500KV变电站安装了SVC，容量大约在150-170Mvar之间。目前中国已经能够生产配电网用的SVC，价格一般为300元/kvar。但用于500KV输电系统的大容量、35KV以上的高电压等级SVC尚未实现国产化。国内SVC主要生产企业是荣信电力电子有限公司、西电科技、电科院电力电子公司。其中西电科技和电科院引进的是ABB和西门子的技术，荣信引进的是乌克兰的技术，他们都是中国最早引进SVC设备和技术的国内企业。其中电科院的鞍山红一变SVC国产化工程（35KV，100Mvar）是国内第一套应用于输电网络的国产化SVC产品。

在国外，动态无功补偿中SVC占据绝大部分份额，而高电压等级，大容量的SVC几乎全部被ABB、西门子等跨国公司垄断。

目前，在欧、美等一些发达国家，SVC动态无功补偿装置已经取得广泛应用，无功补偿的产业化也有将近10年的时间。目前国内企业只能提供35KV及以下的SVC装置，随着用户对电能质量的要求日益提高，市场对SVC的需求迅猛增长，国内企业必须迅速提高SVC产品的质量和产量，以满足国内需求，并发展高电压等级的SVC装置，以打破国外企业的垄断。

研究/设计的目标：

(1)了解和熟悉无功补偿的理论。分析动态无功补偿的发展现状，对目前流行的动态无功补偿装置在原理、性能、使用场所等方面进行比较，用TSC型无功补偿装置快速补偿无功功率，满足电能质量要求，并降低电网运行成本。

(2)提出采用晶闸管触发触发电路应用于动态无功补偿装置，从而保证在硬件电路上电容器组的无过渡过程投切，解决以往由于电容器残压过高而必须延时投切的问题。

4、设计方案（研究/设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等）：

（1）系统的总体设计

主线设计方案：TSC型动态无功补偿装置的主电路是由电容器组和晶闸管（或其他形式的开关电路）开关及其附件构成的与电网直接相连接的部分电路。三相电容的接线有两种形式三角形和星形连接。电容器为三角形接线时，晶闸管开关可以分为三角形内控制和三角形外控制两种方式。三角形接法只适用于三相补电路，如果三相荷不平衡，三相的功率因数角和电流差异较大，TSC采用三角形接线也有一定优势：第一，可以降低晶闸管阀的电流容量；第二：电容器电压可以得到保证，避免中性点引起的电压漂移；第三，避免中线电流。采用Y型接法时，晶闸管中的电流为△接法的1.17倍，这种接法线路简单，控制方法容易，所以采用这种方法作为主电路图。

如图1所示，TSC型动态无功补偿主电路图采用Y型连接方式，运用到的电气设备和原件有晶闸管，电容器，电感等原件。

下图采用晶闸管反并联方式并串联电阻来实现动态无功功率补偿。

图1.TSC型动态无功补偿单相主电路图

(2)触发控制装置设计

如图2所示，触发控制包括：电压过零检测、信号隔离、投切时刻确定、高频脉冲发生和脉冲隔离放大这几个部分；

电压过零检测：用反向并联的二极管，电阻串联组成的电路采集电压U1、用发型并联的二极管组成的电路采集电压U2；并联二极管两端与比较器输入相连接；比较器将二极管两端的电压过零比较并放大，比较器的输出经过光耦隔离后为方波信号的上升沿、下降沿就是电压U1、电压U2的过零时刻，以电压U2的过零时刻延时作为电压U2的峰值时刻；

信号隔离：采用光耦隔离；

投切时刻确定：根据信号隔离部分传递的信号输出脉冲发生的控制信号；

高频脉冲发生：根据控制信号用定时器固定频率脉冲；当输入为高电平则输出高频脉冲，当输入为低电平则输出低电平；

脉冲隔离放大：用隔离变压器将高频脉冲隔离放大。

图2.投切电力电容的晶闸管触发装置工作原理框图

（3）电容器保护设计：

电容器补偿装置的保护分为电容器组的保护和装置的保护，需要考虑以下几种保护：

过流