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基于DSP的TCR型SVC装置控制器的设计与实现

董晶晶  
【摘要】:大量冲击性、不平衡负荷的增加使得电力系统产生了供电电压波动和闪变、三相电压不平衡等严重的电能质量问题,因此在负荷侧进行动态无功补偿具有十分重要的意义。TCR(Thyristor Controlled Reactor,晶闸管控制电抗器)型SVC(Static Var Compensator,静止无功补偿)装置是提高电力系统稳定水平、减小电能损耗的重要手段,成为近年来无功补偿装置研究的热点。但目前已投运的TCR型SVC普遍存在平衡化能力较差、响应速度较慢、晶闸管触发脉冲抗干扰性弱等问题。本文这对这些问题,采用基于功率平均值的补偿导纳算法,运用晶闸管光电触发技术,设计并实现了基于DSP(Digital Signal Processor,数字信号处理器)的SVC控制器样机。实验结果表明该样机响应速度快、触发脉冲具有较强的抗干扰性。 本文首先研究了TCR的工作原理,然后对基于功率平均值的补偿导纳算法的SVC控制器进行了仿真研究,仿真结果证明了采用这种补偿算法设计的控制器可以较好的平衡三相负荷、提高功率因数。最后以电弧炉为负载,开发了一套SVC控制器样机。该控制器以DSP和CPLD(Complex Programmable Logic Device,复杂可编程逻辑器件)芯片为核心的,配以信号检测电路、外围驱动电路、晶闸管数字触发器和光电转换电路构成。其中,晶闸管数字触发器采用VHDL(Very High Speed Hardware Description Language,硬件描述语言)来实现;DSP算法的软件编程采用C语言来实现。 通过硬件和软件的性能测试,本文设计的基于DSP的TCR型SVC控制器具有以下特性:计算补偿导纳和触发角度快速、准确;应用CPLD输出的触发脉冲同步性好、响应快、精度高、稳定性好、易调试;采用光电触发方式获得的晶闸管触发脉冲前沿陡、分散性小、抗干扰性强。这些优点保证了多支串联晶闸管的可靠和同步导通,降低了晶闸管误触发率。


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