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SVC无功补偿装置设计及其电压稳定性分析

2020-12-11阅读(693)

SVC无功补偿装置设计及其电压稳定性分析

论文摘要

随着新型工艺和技术的应用,用电设备的自动化和智能化的提高,越来越多的人们选择使用了高精密、高性能、高效率的高科技设备,这些设备对电能质量的要求更加严格。通过无功功率补偿与谐波抑制来提高电能质量无疑是当今最有效的方法之一。在无功功率补偿装置中,晶闸管控制电抗器和固定的无源滤波器组合的TCR+FC型SVC静止无功功率补偿器具有稳定性好、静差率小、性价比高等特点得到广泛应用。但是在将其并网补偿时,如果不进行详细分析考虑将会给电力系统电压稳定性带来一定影响,造成电压失稳,甚至造成电压崩溃。基于以上原因,本文对SVC装置设计的同时,也客观的针对SVC装置对电压稳定性的影响进行了深入分析。本文首先将SVC系统分成FC滤波器和TCR晶闸管控制系统两部分进行研究设计。由于在现实电网中负荷主要呈现感性无功,FC滤波器主要起到过补偿作用。TCR晶闸管对过补偿调控同时会给系统注入大量谐波,所以在设计FC滤波器的同时也要兼顾SVC系统的滤波作用。本文通过对由TCR注入的谐波进行分析,设计出了相应的FC滤波器,并对滤波器的效果在Simulink中进行了仿真验证。然后研究了SVC装置的TCR晶闸管控制方法,在基于瞬时无功功率理论基础上,利用P-Q运算方式推导出三相不平衡负荷导纳的计算方法,建立SVC装置的控制模型。为了使SVC装置的TCR晶闸管触发高效、稳定、可靠,硬件设计采用数据处理与控制分工协作的DSP+MCU双处理器结构,完成键盘、液晶和串口通信等性能模块的程序设计。所设计SVC装置在Simulink仿真得到了验证。最后分析SVC系统并网后对系统电压的影响。由SVC系统的电压-电流特性可以看出SVC装置对母线电压起到稳定作用,同时通过对电压稳定性的定性分析,得出如果SVC装置调节速度过慢或补偿节点选择不当,将有可能使负荷工作在电压失稳区,甚至造成系统母线电压崩溃。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 第1章 绪论
  • 1.1 研究背景
  • 1.2 无功功率对电力系统的影响
  • 1.2.1 无功功率对电压的影响
  • 1.2.2 无功功率对有功功率的影响
  • 1.2.3 无功功率对线损的影响
  • 1.3 电力系统的无功负荷与无功补偿的作用和装置
  • 1.3.1 无功功率补偿的作用
  • 1.3.2 无功功率补偿装置
  • 1.4 国内外SVC的研究现状
  • 1.5 本文主要工作
  • 第2章 滤波器与无功功率分析
  • 2.1 无源滤波的常用补偿装置
  • 2.1.1 调谐滤波器
  • 2.1.2 高通滤波器
  • 2.2 滤波器的无功补偿量
  • 2.2.1 无功功率补偿量的算数方法
  • 2.2.2 无功功率补偿量的实测法
  • 2.3 无功功率和功率因数
  • 2.3.1 正弦电路的无功功率
  • 2.3.2 非正弦电路的无功功率和功率因数
  • 2.3.3 三相电路的功率因数
  • 2.3.4 瞬时无功理论
  • 2.4 SVC系统无功功率补偿原理与结构
  • 2.4.1 SVC系统结构
  • 2.4.2 SVC系统无功功率补偿原理
  • 本章小结
  • 第3章 SVC系统的滤波器（FC）设计
  • 3.1 FC的无源滤波器的组成
  • 3.2 FC的单调谐滤波器的参数设计
  • 3.2.1 电容器额定电压
  • 3.2.2 电容器最小额定容量
  • 3.2.3 电感与电阻的确定
  • 3.3 FC的二阶减幅高通滤波器的设计
  • 3.3.1 二阶减幅高通滤波器电容、电感及电阻的计算
  • 3.3.2 电容器额定电压和额定容量的计算
  • 3.4 FC滤波器仿真分析
  • 3.4.1 FC滤波系统的仿真模型
  • 3.4.2 FC滤波器仿真结果分析
  • 本章小结
  • 第4章 SVC系统的可控电抗器（TCR）设计
  • 4.1 SVC系统的TCR控制原理
  • 4.1.1 TCR数据模型分析
  • 4.1.2 TCR的工作运行过程
  • 4.2 TCR控制系统策略
  • 4.3 TCR控制系统的主控模型
  • 4.3.1 MCU的控制系统
  • 4.3.2 DSP数据处理模块
  • 4.4 功能模块的设计与编程
  • 4.4.1 液晶模块设计
  • 4.4.2 键盘模块设计
  • 4.4.3 双口RAM设计
  • 4.4.4 串口通信设计
  • 4.5 操作平台设计
  • 4.5.1 开机运行界面
  • 4.5.2 手动运行界面
  • 4.5.5 自动运行界面
  • 4.6 SVC系统仿真分析
  • 4.6.1 SVC系统仿真模型的搭建
  • 4.6.2 SVC系统仿真结果分析
  • 本章小结
  • 第5章 SVC系统并网后对电压稳定性分析
  • 5.1 SVC系统并网后对电压调节
  • 5.2 电力系统电压的稳定性
  • 5.2.1 电压失稳定和电压崩溃关系
  • 5.2.2 负荷失稳与电压稳定性的关系
  • 5.3 电压稳定性的定性分析
  • 5.3.1 基于有功功率分析SVC系统对电压稳定性的影响
  • 5.3.2 基于无功功率分析SVC系统对电压的稳定性影响
  • 本章小结
  • 第6章 总结和展望
  • 6.1 工作总结
  • 6.2 后续工作及展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士期间所取得的成果

    • 相关论文文献

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