新闻中心

EEPW首页 > 电源与新能源 > 设计应用 > 基于DSP的低压终端无功补偿装置的研究

基于DSP的低压终端无功补偿装置的研究

作者:时间:2014-01-19来源:网络收藏

1.引言

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/226794.htm

现代电网中,电动机等感性负荷占据很大比重,它们在做工时需要吸收大量的无功功率,实现能量的转换,带动设备做功。

这样,电源提供的电功率并不完全供给给有功功率,还要一部分转换为无功功率,这无疑增加了电网电源的负担,降低了供电设备的效率,而且由于线路中无功电流的存在将增大网络损耗,降低输电线的使用寿命,严重影响供电质量。为了解决这一问题,我们设计了装置,在电路中需要消耗无功功率的地方提供无功功率,即对无功功率进行补偿。

2.技术的有关理论分析

2.1 TSC型装置的工作原理

图2-1给出了TSC型无功补偿装置的系统模型,其中2个反并联晶闸管作为补偿电容器的投切开关。首先,交流电源US经变压器PT和线路电抗XL后对负载供电,负载端电压为U2,负载电流为I,IP和IQ分别成为正弦电路中的电流有功分量和无功分量。在负载处经晶闸管开关T接入一个补偿电容器C,电容抗为XC若选取C的大小使IC等于负载感性电流IQ,即:

基于DSP的低压终端无功补偿装置的研究

同时,IC为容性电流,超前电压U290°,-IC即为感性电流,滞后U290°,与负载感性电流IQ同相,这样,按上式选择电容C,负载的感性电流IQ的大小和幅值都等于电容器向电网输出的感性电流-IC,电容器C输出的无功功率抵消掉了负载消耗的无功功率,因此,整个电路中只有有功电流在流动,没有无功电流的损耗,负载的功率因数接近于1,这样就提高了电能的利用率,降低了电能在输送过程中造成的浪费。

基于DSP的低压终端无功补偿装置的研究

2.2 无功补偿控制方式的研究

传统的无功补偿装置依靠单一的物理量作为参考量,难以实现精确的控制,本设计中,为了满足控制的需要,做到精准无误的控制,我们选择性能较好的两种控制方式相结合,即以无功功率为主要判据、电压为辅助判据的电压无功复合控制方式,利用无功功率校正控制避免投切震荡、以电网电压的限定值作为电容投切的约束条件,从而实电容器组的智能综合投切,在保证电压在合格的范围内实现无功平衡,既减少了网络损耗,又考虑到了电压质量。

图2-2为控制投切区域图,分为11个区域来进行控制。Q是系统的实际无功功率,U是实际电压值,控制策略中设置了两级电压门限和一级无功门限,分别是:电压上限U上限和下限U下限;电压上极限U上极限和下极限U下极限;无功上限Q上限和下限Q下限,当电网电压越上、下极限时,此时不考虑无功功率,投切电容器来改变电压值,使其回到上、下限之间,只有当电网电压在合格范围内才根据无功值来投切电容器,调节网络无功。

基于DSP的低压终端无功补偿装置的研究

2.3 有关补偿电容器分组方法的研究

本设计中电容器的分组方式采用不等容分组方式。不等容分组方式是指各组电容器的容量不相等,分组容量比不宜过大,以不超过1:3为宜。例如:可以补偿15kvar无功容量的电容,按照1:2:4:8的比例来分,每组补偿容量分别为1kvar、2kvar、4kvar、8kvar,就可实现15级组合,分成4组就可以实现0~15kvar补偿级差为1kvar的无功补偿。这种分组方式补偿速度快,精度高,同时也节省了电容器投切开关的数量,降低了成本;缺点是只要最小一组容量能够进行投切,则总是对该组进行操作,以此类推,顺序操作,结果最小一组电容器频繁进行投切,使用寿命最短,且其控制也比较复杂。

本设计选用四种电容器,电容大小分别为60uf,30uf,15uf,8uf,当在220V工作电压下的容量分别为9043var,4521ar,2260var,1205var,这样可以补偿的无功功率最大可达到17030var.这四种电容器组可以实现0到17Kvar的补偿,可以分为15级调节控制。虽然软件控制较复杂,但可以节省投切开关的数量,减少了补偿装置的成本。

3.无功补偿装置的硬件设计

本课题设计的是基于控制的晶闸管投切电容器(TSC)型无功补偿装置,其控制器采用为核心控制器,采用了集中补偿方式,装配在配电变压器低压母线上,对配电变压器所带的整个区域负荷进行补偿,利用电压无功复合投切判据来判定电容器组的投切,投切开关选用晶闸管与继电器结合使用的复合开关。其硬件原理结构框图如图3-1所示,主要包括控制器模块,电压、电流检测调理模块,脉冲驱动电路模块,复合开关模块以及通讯、存储模块几部分组成。

基于DSP的低压终端无功补偿装置的研究


上一页 1 2 下一页

关键词: DSP 低压终端 无功补偿
分享给小伙伴们:

评论


相关推荐

技术专区

关闭