静止无功补偿装置（SVC）的设计与实现

论文摘要

随着电力电子技术的迅猛发展及其在工业领域应用的不断扩大,交流电弧炉、轧钢机、电力机车以及大型半导体变流装置等冲击性负荷日益增多,严重影响了系统供电的电能质量。静止无功补偿装置(SVC)具有响应速度快、性价比高等特点,对于改善电能质量具有重要意义。本文着重研究SVC的工程设计与实现。论文介绍了SVC控制器的软、硬件设计方法,对SVC控制器样机进行了性能试验;对主回路晶闸管阀的组成,参数计算、触发方式、在线监测、各种保护及晶闸管冷却装置进行了介绍,给出了晶闸管电子板、阀基电子设备的原理图和详细说明;通过工程实践设计了应用于交流电弧炉的SVC,对其中滤波器的参数进行了详细设计,对试验结果进行了详细分析和总结。数字仿真与试验结果的对比验证了设计的合理性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 无功补偿的意义与作用
• 1.1.1 无功补偿的意义
• 1.1.2 无功补偿的主要作用
• 1.2 无功补偿器的类型和结构
• 1.3 无功补偿技术的发展过程
• 1.3.1 同步调相机
• 1.3.2 并联电容器补偿
• 1.3.3 并联电抗器
• 1.3.4 静止无功补偿器
• 1.3.4.1 TCR 型
• 1.3.4.2 TSC
• 1.3.4.3 TCR+TSC 混合型
• 1.3.4.4 TCT
• 1.3.5 静止无功发生器
• 1.4 静止无功功率补偿的发展现状
• 1.5 本文的主要工作
• 第二章 SVC 装置的控制系统设计
• 2.1 SVC 装置的控制系统简介
• 2.2 DSP 主控制板的硬件设计
• 2.2.1 DSP 芯片概述
• 2.2.2 DSP 控制板的结构和功能
• 2.3 SVC 控制器布置图
• 2.4 SVC 控制器控制策略的实现
• 2.4.1 平衡控制策略的实现
• 2.4.2 不平衡控制策略的实现
• 2.5 软件实现
• 2.5.1 不同控制模式下的数据处理子模块
• 2.5.2 不同控制模式下的控制器模块
• 第三章 高压晶闸管阀组的触发与保护设计
• 3.1 高压晶闸管阀的制造
• 3.1.1 晶闸管阀的组成
• 3.1.2 晶闸管的参数计算
• 3.1.3 晶闸管冷却装置
• 3.2 晶闸管阀触发与监测系统
• 3.2.1 晶闸管阀触发方式
• 3.2.2 晶闸管阀光电触发与监测系统基本要求
• 3.2.3 光电触发与在线监测系统构成及其原理
• 3.2.4 阀基电子板（VBE）设计
• 3.2.5 晶闸管在线监测
• 3.3 晶闸管阀组的保护
• 3.3.1 基本保护功能
• 3.3.2 TCR 系统的继电保护
• 3.4 触发一致性试验
• 第四章 SVC 控制系统样机的设计
• 4.1 SVC 样机工程简介
• 4.1.1 交流电弧炉简介
• 4.1.2 交流电弧炉运行参数估算
• 4.2 现场测量数据
• 4.2.1 供电系统参数
• 4.2.2 系统指标
• 4.2.3 5T 电弧炉谐波电流测量
• 4.2.4 TCR 本身产生的谐波分析
• 4.2.5 电弧炉的无功变化
• 4.3 设计依据及执行标准
• 4.4 设计方案
• 4.4.1 方案介绍
• 4.4.2 各次滤波器容量计算
• 4.4.3 设备安装及材料清单
• 4.4.4 系统谐振校验
• 4.4.5 滤波效果分析
• 4.5 设备照片
• 第五章 试验内容及分析
• 5.1 试验系统参数
• 5.2 SVC 控制器试验
• 5.2.1 零漂检查
• 5.2.2 输入量范围
• 5.2.3 开关量检查
• 5.2.4 SVC 控制特性
• 5.2.5 无功量精度试验
• 5.2.6 频率变化试验
• 5.2.7 触发精度检测
• 5.2.8 三相电感的电钠一致性试验
• 5.2.9 过流试验
• 5.2.10 过压、欠压试验
• 5.3 TCR 性能测试
• 5.3.1 DSP 控制板手动触发测试
• 5.3.2 TCR 脉冲发生板性能测试
• 5.4 TSC 投切控制试验
• 5.5 TCR 和TSC 联合运行试验
• 5.6 SVC 装置动态响应试验
• 5.7 SVC 装置试验总结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况