基于DSP无功补偿同步投切装置设计

SHANDONG 毕业设计说明书 基于 DSP 无功补偿同步投切装置设计 学 院：电气与电子工程学院 专 业： 自动化 学生姓名： 张天如 学 号： 0812102758 指导教师： 周敬军 2012 年 6 月 摘 要 I 摘 要 在电力系统中，无功功率是影响电网稳定的一个重要因素，它关系到整个 电力系统能否安全稳定的运行，无功补偿是保证电力系统高效可靠运行的有效 措施之一。基于国内电力市场的需求现状，考虑到无功补偿的实现条件和经济 适应性，研制出了一种基于 DSP TMS320LF2407 控制的 TSC 型低压动态无功 补偿装置。该装置以实时的电网监测数据为依据，以 400V 低压网的最佳无功 补偿为对象。 本文主要研究 TSC 无功补偿基本原理，无功补偿控制方式和原理，以及控 制器软、硬件的设计。在硬件设计方面，用 DSP TMS320LF2407 作为主要控制 器，从而能够实现自动采样计算、无功自动调节、数据存储等功能，具有比传 统的单片机控制运算速度更高，实时性更好的特点。采用晶闸管控制在电网电 压峰值投入电容器，完全实现了电容器的快速，无弧，无冲击投入1，具有优 良的性能。在软件上，采用高级语言编程，遵循模块化设计原则，从而提高了 系统通用性以及维护简易程度。为了实现装置应具有的功能，本文设计并制作 了较为完整的控制电路和其外围设备硬件电路。它们包括电源电路、触发电路、 采样电路及通讯电路等。文中设计编写了部分控制系统的控制程序，给出了控 制软件的结构框图。在本文中，还设计了电容器保护电路，以及装置在电网谐 波含量超标时采取的保护措施。 关键词关键词：无功补偿，晶闸管投切电容器，数字信号处理器，峰值投入 Abstract II Abstract In the power system, reactive power is an important factor affecting the stability of the power grid; it relates to the entire power system can safe and stable operation, reactive power compensation is one of the effective measures to ensure the efficient and reliable operation of power systems. Based on the needs of the domestic electricity market, we take into account the reactive power compensation to achieve the conditions and economic adaptability, and develop a control based on DSP TMS320LF2407, TSC-type low-voltage dynamic reactive power compensation device. The device is based on real-time grid monitoring data, to 400V low voltage network reactive power compensation. This paper studies the basic principles of TSC reactive power compensation and control of reactive power compensation and principles, as well as the controller hardware and software design. In hardware design, the DSP TMS320LF2407, as the main controller, to achieve automatic sample calculation, automatic adjustment of reactive power, data storage and other functions, has a higher than the traditional single-chip control the speed of operation, real-time characteristics. We use high-level language programming; follow the principle of modular design, the simplicity of the systems versatility and maintenance. On the principle of switching and power factor control scheme, the use of Voltage and Reactive composite control, to avoid the light load switching oscillation, reactive power regulation is more reasonable. In order to achieve the function of the device should be designed and produced a more complete control circuit and its peripheral equipment hardware circuit. They include a trigger circuit, sampling circuit, and communications circuits. Designed in this paper to write the whole control system control procedures, and gives the block diagram of the control software. In this article, also designed a capacitor protection circuit and devices in the grid harmonic content exceeds the protective measures taken. Keywords: Reactive power compensation, Thyristor Switched Capacitor (TSC), Digital Signal Processor (DSP), Zero-crossing triggering 目 录 III 目 录 摘 要I AbstractII 目 录III 第一章 绪论 .1 1.1 本课题研究背景及意义1 1.2 同步投切装置研究发展概况2 1.3 国外同步投切技术发展研究情况4 1.4 国内同步投切技术发展研究情况4 1.5 本论文研究的主要内容5 第二章 系统总体概述 .7 2.1 TSC 系统总体设计.7 2.2 TSC 系统工作流程.7 2.3 晶闸管投切电容器(TSC)的基本原理 8 2.4 晶闸管投切电容器的投切时刻选取9 第三章 控制系统硬件电路设计 .11 3.1 控制器电路设计11 3.1.1 数据采集单元 11 3.1.2 DSP 及外围电路设计 15 3.2 电源模块19 3.2.1 系统电源设计 19 3.2.2 DSP 电源设计 20 3.3 执行单元20 3.4 补偿单元设计22 3.4.1 主电路接线方式选择 22 3.4.2 电容器补偿容量计算方案 22 3.4.3 晶闸管电流参数选择 23 3.4.4 晶闸管电压参数选择 25 目 录 IV 3.4.5 预充电电路设计 26 第四章 控制系统软件设计 .28 4.1 控制策略28 4.2 主程序软件设计30 4.3 数据处理软件31 4.4 投切控制软件32 总 结 .34 参考文献 .35 致 谢 .36 第一章 绪 论 - 1 - 第一章 绪 论 1.1 本课题研究背景及意义 电能作为现代社会重要的支柱能源和经济命脉，它的应用程度是度量一个 国家发展水平的标志之一2。无功功率是电气技术领域重要部分，存在于交变 磁场和交变电场中的一种瞬时功率。它和有功功率一样是维护电力系统稳定、 保证电能质量和安全运行必不可少的。由于电网负载绝大多数呈感性，对广大 供电企业来说，用户功率因数偏低，直接影响到电网中功率和电能损耗，影响 到供电线路的电压损失和电压稳定性，而且影响到整个供电区域的供电质量。 据统计在输电线路、高压配电网、低压用户的三大部分的线损中，低压用 户线损最大，因此，降损节能主要围绕低压 380V 用户来进行。长期以来，我 国的低压配电网网架薄弱、线径小、设施老化，负荷电流大，自然功率因数低， 并且结构复杂，电压质量不易控制，无功功率仅靠上级电网远距离传送，不能 及时了解无功潮流变化，不能及时就地补偿无功功率，降低了电网经济效益3。 而近年来，随着电力电子技术发展，在工业领域内大功率的电力电子设备得到 了广泛运用。然而，由于电力电子设备非线性特性，运行时会产生大量的谐波； 同时，由于这些电力电子设备驱动着大量低功率因数、冲击性负载，又产生大 量变化急剧的无功，共同使得电网质量恶化，造成电压波动、谐波量过大等不 良状态2。因此，迫切需要对系统进行快速、准确、动态的无功功率补偿。电 力部门大力推广无功就地补偿装置，重要性是十分明显的。 研究无功功率补偿对电网安全经济运行有非常重要的意义： (1)解决现代电力系统中与无功功率相关的一系列新的技术问题。 (2)促进节能。无功功率在电网中不断循环，造成很大浪费。如果无功功率 问题处理得好，不仅可以节约电能，还能减少系统变压器和输变电设备的容量。 (3)通过研究无功功率测量，掌握无功功率的经济规律。通过统计、理论分 析以及各项技术措施来达到经济运行的目的。 第一章 绪 论 - 2 - (4)保证电能质量，促使电力系统安全稳定可靠运行。 1.2 同步投切装置研究发展概况 动态无功补偿是相对于传统的无功补偿并联电容器而言的。虽然并联电 容器经济，简便，灵活，应用范围广泛，只是控制器在不断更新发展，但其阻 抗是固定的，不能跟踪负荷无功需求而变化，也就是说不能实现无功功率的动 态补偿。而近年来随着电力系统的发展，对于无功功率进行快速、动态、稳定 补偿的需求也越来越大2。 传统无功功率动态补偿装置是同步调相机 SC(Synchronous Condenser)，它 是专门用来产生无功功率的同步电机，在过励磁或欠励磁的不同状况下，可以 分别发出大小不同的容性或感性无功功率。自上世纪二、三十年代以来的几十 年中，SC 在电力系统无功功率的控制中一度发挥着主要作用。由于噪声和损耗 都比较大，运行维护复杂，并且响应速度慢，在很多情况下已无法适应快速无 功功率控制的要求。因此二十世纪 70 年代以来，SC 开始逐渐被 SVC 取代，而 目前有些国家甚至已不再使用 SC。 随着半导体制造技术以及变流技术的发展，电力电子技术对无功补偿技术 也迎来了新的发展契机，各种新型、自动、快速的无功补偿装置相继出现5。 SVC、STATCOM、UPFC 和 CSC 就是具有动态无功补偿功能最重要的几种设 备品种，下面分别进行介绍： (1)静止无功补偿器 SVC(Static Var Compensator)。由于使用晶闸管的 SVC 具有优良的性能，因此十多年来占据了 SVC 的主导地位。SVC 一般专指使用 晶闸管的静止无功补偿装置。按控制对象和控制方式的不同，可以分为晶闸管 控制电抗器 TCR(Thyristor Controlled Reactor)、晶闸管投切电容器 TSC(Thyristor Switched Capacitor)以及两者的混合装置(TCR+TSC)，或者 TCR 和固定电容 FC(Fixed Capacitor)配合使用的静态补装置(TCR+FC)等。TSC 及 TCR 的单相原理如图 1-1 和 1-2 所示。图 1-1 中串联的小电抗器作用是抑制电 容器投入电网运行时刻可能产生的冲击电流，有时也可以不画出来。 第一章 绪 论 - 3 - I U I U 图1-1 TSC单相原理图 图1-2 TCR单相原理图 (2)静止同步补偿器 STATCOM(Static Synchoronous Compensator)，也称为 新型静止无功补偿器 ASVC(Advanced Static Var Compensator)、静止调相机 STATCON(Static Condenser)、静止无功发生器 SVG(Static Var Generator)4。它 的基本电路可分为电压型桥式电路、电流型桥式电路两种类型。电路基本结构 如图 1-3 所示。 STATCOM 基本工作原理是将桥式变流电路直接并联或者通过电抗器并联 在电网上，再适当调节桥式变流电路的交流侧输出电压相位和幅值或者直接控 制其交流侧电流，使该电路吸收或发出满足要求的无功电流，从而实现了动态 无功补偿的目的。与 SVC 相比，STATCOM 具有五大优点：元件容量小、调节 速度快、调节范围广、运行范围宽、谐波含量小。到目前为止，国内外对 STATCOM 基本原理、主回路结构、控制策略以及不对称控制等做了很多研究 69，但还是有很多理论有待于进一步的研究，在实际运用中的一些问题还有待 于解决。 (a)电压型桥式电路 (b)电流型桥式电路 图1-3 STATCOM电路基本结构图 (3)统一潮流控制器 UPFC(Unified Power Flow Controller)。将一台 第一章 绪 论 - 4 - STATCOM 与一台静止同步串联补偿器 SSSC(Static Synchronous Series Compensator)的直流侧通过直流电容相耦合，构成了统一潮流控制器 UPFC。它 是目前为止通用性最好的 FACTS 装置，包括电压调节、串联补偿和移相等所 有功能。与其它的 FACTS 补偿装置相比，UPFC 具有控制范围大，控制方式灵 活等优点。 (4)可转换静止补偿器 CSC(Convertible Static Compensator)。它是美国 EPRI、西门子公司和许多电气公司在 FACTS 领域长期共同研究的结果，CSC 事实上是将已有的基于同步变流器串并联补偿器技术，通过在结构上实现柔性 化，使它可以更加灵活地应对时刻变化的电力系统的要求。 CSC 是由多个同步电压源逆变器构成，可同时控制 2 条以上线路潮流（有 功、无功）、电压、阻抗和相角，并能实现线路之间的功率转换。它实质是一 种 UPFC 的多重组合。CSC 被认为最新一代的 FACTS 装置，目前仅在美国 Marcy 变电站中安装10。 1.3 国外同步投切技术发展研究情况 国外同步投切技术发展比国内成熟，如日本三菱、日立、东芝，美国的 GE、西屋公司，德国西门子等都在电力无功补偿方面的自动化程度很高，日本 配电网系统的户外补偿电容器自动投切率达到 86.4%，补偿系统均采用先进的 MCU 控制，可实现连续无级补偿。从世界范围来看，以 TCR 和 TSC 为代表的 静止无功补偿装置 SVC，占据了大部分动态无功补偿市场，该技术也将会是今 后研发的主要方向11。迄今为止，全世界配电系统中已有超过千套的 SVC 正 在运行，这些设备总容量约为 100GVar。 对于 UPFC，世界上很多国家都在开展研究工作。美国、法国均在加紧实 际装置研究工作，美国 Inez 变电站已经于 1998 年在 138kV 系统安装了 UPFC。我国也开展了 UPFC 的研究，已经进行了大量基本原理以及控制策略 研究。 1.4 国内同步投切技术发展研究情况 目前使用机械投切并联电容器组的补偿装置是我国电网中最为普遍的无功 第一章 绪 论 - 5 - 补偿装置l2，但投切开关易损坏，速度较慢，补偿效果较差，近年来逐渐被 TSC 型无功补偿装置所代替。在我国输电系统中有 5 个 500kV 变电站已经安装 了 6 套 SVC 设备，设备容量介于 105170Mvar 之间，但这 6 套装置都为进口。 现在还有 100 多套 SVC 已经在工业用户中安装，而其中约 1/5 来自于进口。从 2001 年起，工业用户共安装了 26 套由中国电力科学研究院设计的 1035kV 的 TCR 无功补偿装置。在 2001 年与 2003 年该院同样为有关变电站安装 l0kV 的 TSC 型 SVC 装置，填补了 SVC 国内工程应用的空白1315。近几年随着计算 机技术的发展，现代控制理论也得到飞速发展，一些智能控制理论（如模糊控 制、人工神经网络和专家系统等）逐渐成熟，研究人员为了使 SVC 装置性能更 加可靠，运行更加稳定，相关理论很快被引入到了 SVC 控制策略中，但是这些 理论的研究目前尚处于实验室研究阶段，且在实际运用中还有诸多问题仍需解 决。 TSC(Thyristor Switched Capacitor)称为晶闸管投切电容器，是一个对供电网 络波动无功功率进行动态补偿的相对独立系统，广泛应用于配电系统的动态无 功功率补偿。晶闸管的投切时刻可以精确控制，可以快速无冲击地将电容器接 入电网，大大减少了投切时的冲击电流和操作困难，其动态响应时间约为 0.010.02s。TSC 型无功补偿装置由于具有控制比较简单、价格相对低廉、速 度较快、运行效果良好、满足多数用户实际需求等诸多优点，因此在目前电网 中逐渐被采用，特别是在厂矿、钢铁等大中型企业中拥有十分广阔的市场，所 以 TSC 型无功补偿装置在今后将成为国内无功补偿的主要装置16。 1.5 本论文研究的主要内容 本论文根据目前无功补偿装置发展状况，分析当前比较重要的几种动态无 功补偿装置原理、性能和适用场合，在此基础之上，为满足电力系统对实时性 更高的要求，提出采用 DSP 进行 TSC 控制的动态无功补偿装置，并进行系统 软硬件设计。 本文要做的工作如下： (1)主要阐述了课题研究的意义，对目前流行的几种动态无功补偿装置在原 理、性能、使用场所等方面进行比较，分析了国内外的研究现状以及设计的主 第一章 绪 论 - 6 - 要内容，提出采用 DSP 进行控制并采用无触点开关控制投切的无功补偿装置既 能快速地补偿无功功率，满足电能质量的要求，成本较低，在目前的电网改造 中前景广阔。 (2)对 TSC 控制系统进行了简要的概述。介绍了系统的结构、工作原理， 设计出了控制器的总体结构。分析晶闸管过零触发电路应用于低压动态无功补 偿装置的工作过程，提出在硬件电路上实现电容器组的无过渡过程投切的方法。 (3)介绍了 TSC 控制器的硬件设计，硬件电路从检测、控制、执行以及电 源来论述。这里着重对控制器电路进行了设计。 (4)主要内容是控制器的软件设计，包括主程序设计、模数转换程序的设计、 投切控制程序设计。 (5)对整个设计过程进行了概述性的总结。 第一章 绪 论 - 7 - 第二章 同步投切补偿装置总体概述 2.1 TSC 系统总体设计 本文所设计的无功补偿装置由四个部分组成：控制器单元、执行单元、补 偿器单元以及电源模块。系统原理接线图如图2-1所示，补偿器组成如表2-1所 示。 控制器 负载 A B C N a I b I c I a U b U c U 驱动 FU1FU2FU3FU4FU5FU6 FU7 FU8 FU9 QF F1 F2 F3 V1V2V3V4 V5V6 C1-1C1-2C1-3 C2-1C2-2C2-3 图2-1 系统结构图 表2-1 补偿器组成项目表 代号名称作用 QF 空气断路器接通、分断及保护作用 F1F3氧化锌避雷针吸收瞬间过电压 FU1FU6快速熔断器过流保护 第二章 同步投切补偿装置总体概述 - 8 - V1V6晶闸管电容器组的投切开关 FU7FU9小熔断器保护作用 C1C2电容无功补偿 2.2 TSC 系统工作流程 TSC 的整个系统工作流程如图 2-2 所示。通过对电网电压、电流采样后， 得出电压、电流、无功功率等实时数据，之后分析计算并根据控制策略判断后 进行电容投切。投切电容后电网的各个参数出现相应变化又反馈至电压、电流 采样中。 电压、电流等 电参量采样 电压、电流、无功 功率等电参量计算 控制输出 投切电容器 根据控制策略判 断电容器投切 投切电容后， 电网各个电参 量变化 图2-2 TSC系统工作流程图 系统三相电压、电流通过电压电流传感器，将电网信号转换成系统所能处 理范围内的交流信号，通过限流保护、信号调等电路，进入 ADC 内部进行模 数转换，转换后的数据送到 DSP 中进行 FIR 滤波处理。完成快速傅里叶变换 (FFT)，电压峰值点提取等运算并实时计算系统电参数。当系统自动判断符合投 切条件后，首先检测电网无功情况，计算出电网电流电压相角，从而算出投切 电容量，保证功率因数维持在 0.95 以上。之后通过直流充电电路给电容器充电， 使之达到峰值电压。最后，当若干周期后 DSP 判断出系统电压峰值来临时，发 出投入电容信号，通过光电隔离，送入可控硅控制模块，它内置驱动电路和保 护电路。投入信号会经过驱动电路，控制晶闸管实现电容投入。要切除电容器 时，根据相位关系确定电压零点时刻，DSP 发出关断信号使电容器组切除。通 过人机接口单元进行参数初始化、工作模式选择、结果显示及通过 RS-485 半 双工通讯方式与变电站综合自动化系统或其他设备进行通讯等，采用数据库储 存操作历史纪录、操作故障纪录等相关数据，以便于掌握系统运行状况与运行 趋势。 第二章 同步投切补偿装置总体概述 - 9 - 2.3 晶闸管投切电容器(TSC)的基本原理 TSC 基本原理如图 2-3 所示。其中 2-3(a)是单相电路图，其中两个反并联 的晶闸管只起将电容器从电网中并入或断开的作用，而串联的电感是用于抑制 电容器投入电网时可能产生的冲击电流，在多数情况下，这个电感往往不画出 来。因此，当电容器投入时，TSC 的电压电流特性就是电容的伏安特性，即 如图 2-3(c)中 OA 所示。在工程实际中，一般将电容器分为若干组，每组均由 晶闸管投切。这样能根据电网无功需求投切这些电容器，TSC 事实上是断续可 调的吸收容性无功功率的动态无功补偿器，它的电压电流特性按照电容器组 数不同，可以是图中的 OA、OB 或 OC。当 TSC 用于三相电路时，可以是形 连接，也可以是 Y 形连接。每一相均可设计成如图 2-4(b)所示的那样分组投切。 I U U I C I L I AB C O (a)单相结构图 (b)分组投切的 TSC 单向图 (c)电流电压特性 2-3 TSC基本原理示意图 电容器分组方式有两种。一种为等容分组方式，指各组电容器的容量相等， 优点是易于实现自动控制，缺点是补偿级差大，若想获得较小的补偿级差，必 须增加分组组数，相应的控制设备和所占空间也要增加。另一种是不等容分组 方式，指各分组电容器容量不相等，优点是利用较少的分组便可获得较小的补 偿级差。如 150kVar 电容，按照 8:4:2:1 原则进行分组可实现 16 级组合，各组 容量分别为 l0kVar、20kVar、40kVar、80kVar，仅需 4 组就能达到 l0kVar 的补 偿级差，若按等分方式，则必须分为 15 组才可达到 l0kVar 补偿级差。 本文采用了按照 8:4:2:l 原则分组的不等容分组方式，虽然软件控制较复杂， 但却节省了电容器所占用的空间，同时大大节约了电容器投切开关的数量，在 第二章 同步投切补偿装置总体概述 - 10 - 实现较高补偿精度的同时也节约了补偿装置的成本。 2.4 晶闸管投切电容器的投切时刻选取 由于 TSC 的关键技术问题是投切电容器时刻选取。经过分析，TSC 运行时， 应选择交流电源电压的电容器预先充电电压相等时刻，触发导通相应的晶闸管 进行电容投入，使电容电压不会突变，不发生冲击电流。理想情况是电容器充 电到电源峰值电压，此时电源电压变化率为零，可使电容电流为零，TSC 理想 的投切时刻原理如图所示。设投入前电容器上端电压已由上次最后导通的 V1 c u 充到电源电压的正峰值，故本次导通应选择在与相等的 时刻使 V2 触 s u s u c u 1 t 发导通，电容电流开始建立。以后每半周期再过零点出轮流触发 V1，V2。需要 切除电容时，选择降为零的时刻撤除触发脉冲，V2 关断，V1 因为触发也不 c i 2 t 再导通，则保持 V2 导通时刻结束时的电源电压负峰值，为下次投入电容器 c u 准备。 AC c U s U v U c i 1V 2V C s u C u 1 VT u C i 2 VT 1 VT 1 t2 t t t t t 图2-4 功率补偿说明图 由分析得出 TSC 投入电容时刻，也就是晶闸管开通的时刻，同时必须使电 源电压与电容器残压的幅值和相位相同。但是无论投入前电容器充电电压（也 称残压）是多少，其往往都是不易测量，所以必须通过其他一些方法来解决电 容器残压测量的问题，这一问题的解决将在第三章进行论述。 本章对 TSC 系统的组成进行了总体性描述，详细的介绍了该系统的工作流 程及并联定容器无功补偿的基本理论，并且就投入电容器最佳时刻的选取做了 分析，从而为接下来的硬件设计打下了理论基础。 第二章 同步投切补偿装置总体概述 - 11 - 第三章 TSC 系统硬件电路设计 3.1 控制器电路设计 控制器硬件设计主要包括以下几个部分：电源模块、数据采集单元、DSP 及其外围电路、实时时钟电路、输出驱动电路以及通讯电路等。整个系统的结 构组成如图 3-1 所示。 电网信号 电容器组 信号调理A/D转换 外部存 储器 光电隔离 时钟 模块 驱动电路 DSP控制器通讯接口 电容器预 充电控制 可控硅同 步开关 外部看 门狗 JTAG模块 电源模块 图3-1 系统硬件框图 3.1.1 数据采集单元 数据采集单元包括电压、电流信号形成电路，低通滤波电路，A/D 转换电 路等。该单元作用是将电压互感器与电流互感器二次侧输出电压、电流的模拟 量经过上述环节处理成大小与输入量成正比、相位不失真的模拟量，A/D 转换 通道进行采样，将其转换为计算机能接受和识别的数字量，再进行数据处理和 运算。 第三章 TSC 系统硬件电路设计 - 12 - 根据采样定理，采用 FFT 测量谐波，若要求准确测量 2n(n=l,2,3)次谐波， 则每周波采样点数应最少为 2n+l 个点。考虑 DSP 的数据处理能力突出，适于 进行线性运算的特点，以及测量精度的要求，取系统的采样频率为 3200Hz，即 每周波采样 64 点，可准确测量 32 次谐波量。 信号调理模块功能是完成强电信号与弱电信号之间的隔离及变换。包括信 号衰减和模拟抗混叠滤波器。由互感器得到的电压和电流信号线性衰减成能输 入 DSP 的量程范围，再经抗混叠滤波器滤波，A/D 转换器中进行采样和模数转 换。抗混叠滤波器的作用是把电力系统的信号进行低通滤波，滤除高频分量， 使输入 DSP 进行处理的信号是满足香农采样定律要求的信号，消除混2 sh ff 叠现象，提高 FFT 的运算精度。 (1)电压信号形成电路 如图 2-1 所示，以 A 相输入为例，B、C 相相同。电压互感器采用 HPT304A 型精密互感器。它是一种电流型的微型电压互感器，一次输入电压为 01000V，隔离耐压为 2500V，非线性度0 时，表示偏差在加大，应及时增加控制量，以减小偏差； e0.99 0.95功率因数0.99 检测无功功率，选测出保证 且不过补的方案0.95cos0.99 投切振荡超过5次 发送投切方案 闭锁5分钟 N Y N N N N Y Y Y 不动作 Y 图4-5 投切控制软件流程图 本章根据无功补偿系统的功能要求，配合先前的硬件电路结构与特点，对 系统的软件进行了系统化设计，重点介绍了 DSP TMS320F2407 在系统中的关 键功能，并对主要程序的流程和内容进行了说明。 总 结 - 35 - 总 结 经过一个学期的不懈努力，基于 DSP 的同步投切无功补偿装置的设计取得 了一定的成果。总结如下： (1)阐述了无功功率动态补偿原理等基本理论，对 TSC 的工作机理进行了 阐述。 (2)论文中的静止无功发生器采用了先进、高速的数字信号处理器 TMS320LF2407 作为控制核心。充分利用其强大的数字信号处理功能，能够及 时完成采样、控制、实时计算等任务，实现对系统快速的动态响应。DSP 在 TSC 的控制过程中表现出巨大的潜能，为以后越来越复杂的控制策略和方法提 供了一种解决平台。 (3)通过分析电容器投入瞬间的暂态过程，得出了在电网电压峰值处投入电 容器这一最优时间点。结合晶闸管的工作特性选取了适当的控制策略，并设计 了与之相适应的硬件电路。可以完成预充电，电压刷新，电容器投入，残电压 处理等相关动作，达到预期目标。 由于作者水平所限及时间仓促，还有许多工作没有完成。对 TSC 的软硬件 设计还有需要完善的地方，在实验室阶段还有很多的改进工作要做，在控制方 式的研究上还要继续深入地研究更有效的控制方法，使得 TSC 的功能能够得到 更有效的发挥。特别是在软件方面，我认为需要修改和改善的地方还很多。今 后可从以下几方面对系统进行改进： (1)对全数字化控制系统做进一步完善，提高控制速度，增强系统可靠性， 使产品尽快从实验室走向应用。 (2)现在的功率等级只是针对实验室进行的小功率设备，以后的 TSC 系统 还要提高功率等级。开发高电压、大容量同步投切补偿器。 (3)文中设计的 TSC 只对基波无功进行补偿，如何对不对称电压下的无功 和谐波进行补偿将是今后值得研究的一个重要方面。 参考文献 - 36 - 参考文献 1 K C.Liu，N Chen Voltage-peak synchronous closing control for shunt capacitors 2 王兆安，杨君，刘进军著 .谐波抑制和无功功率补偿 .北京：机械工业出版社， 2002 3 孙成宝，刘福义著 . 低压电力实用技术 .北京：中国水利水电出版社， 1998 4 Arthit Sode-Yome，N. Mithulananthan Comparison o