1. 研究目的与意义
随着电力行业的发展，我国的供电紧张的问题基本得到了缓解，人民的基本生活也得到了保障，但同时，电能质量、效率等因素成为了我们需要考虑的问题。
电能质量的好坏会对系统、器件造成不同程度的影响，而电能质量的下降多半是由于无功分量过多、导致功率因数下降而造成的。
所以，要通过无功补偿来解决问题。
2. 课题关键问题和重难点
低成本晶闸管开关电容器（TSC）存在的问题有：1、因逻辑控制、触发电路比较复杂，可靠性低，运行中频繁出现故障，导致电容器组投入瞬间冲击电流过大，损耗晶闸管和电容器；2、容易发生“投切振荡”和“频繁误投切”现象，开关的频繁动作会降低开关和电容器的使用寿命；3、控制器容易受谐波干扰影响，造成控制失误；4、投切速度慢，响应迟缓。针对上述问题，本课题要解决的关键是：1、如何使电容器组的投入瞬间能够平稳度过或减小冲击电流所带来的影响；2、如何解决投切振荡和频繁误投切的问题；3、如何消除谐波的干扰；4、如何加快投切和响应的速度。而难点在于：振荡和误投切；投切速度在于电容器的放电时间，这是不可避免的，所以应该考虑如何快速放电；怎么选择合适的串联电抗器。
3. 国内外研究现状（文献综述）
文献[1]针对电压控制和就地分散无功补偿的问题，提出使用TSC，因为它是一种快速无功补偿装置，在其控制系统中，用单片微机作为主控制器，能够实现包括模糊控制在内的多种控制方式，例如分相补偿、对称补偿、多次投切一次到位等。与有触点开关操作电容器补偿方式相比，可以解决开关过程中常发生的过电压震荡和电弧重燃问题，避免了电弧烧伤触点和频繁操作造成的开关损坏现象。
文献[1]还针对冲击电流的问题，提出是由于压差的出现而造成的。晶闸管过零时断开，此时电容器的电压处于最大值，并不断的衰减。在晶闸管重投时，就需要考虑电容器的剩余电压，当系统电压和电容器残压相等时，就是晶闸管无触点开关投入的触发点。否则由于电容器两端电压不能突变，系统电压和电容残压的差值较大时触发 SCR 会产生很大的电流，这一冲击会直接损坏晶闸管。所以说，要设计可以监测系统电压和电容器电压数值的控制器，并对监测到的数值进行处理，控制晶闸管的投切。
文献[2]针对三相平衡负载的无功补偿的问题，提出了晶闸管投切电容无功补偿角型接线的两种新的解决方案，第一是采用四个晶闸管实现对一组电容器的投切；第二则是采用两个晶闸管和两个二极管实现对一组电容器的投切。
4. 研究方案
设计方案：
对于晶闸管投切电容器（TSC）在使用过程中出现的一些问题，需要设计一种控制装置，对低压配电网进行快速跟踪补偿，控制TSC的投切时间、投切量等。设计总共分成三个部分：1、整体的框架。首先要考虑控制器的大小和形状，设计出相应的硬件框图，并根据此对材料进行选择，同时要考虑性能和经济性。2、对TSC型动态电压无功补偿装置的系统进行设计。其中包括系统结构、主电路的接线方式、电容器组投切控制方式、主电路元件的参数选取。3、对于系统软件的设计。软件包括对于电网电压和电容器电压的监测、对于冲击电流的测算、通过功率因数计算补偿容量并按级别投切等。三个部分对于装置的设计是不可或缺的，也存在一定难度。
研制方案：
5. 工作计划
一开始，用2-3周的时间根据任务书给出的问题，查看相关文献、上网搜集相关资料，从中寻找可以解决问题的有关资料，了解解决各个部分的重要点，尽力去理解，然后根据自己对于知识的理解，初步构成方案；然后2周的时间和老师讨论方案的可行性，对不足之处进行修改，同时确立题目、列出具体实施计划，并完成硬件框图的设计；2周的时间，根据相关文献资料和任务书上给的参数条件和要求，对无功补偿装置进行具体的设计，将装置大体设计出来；4周的时间依据文献和所给参数，对控制系统进行设计，并进行仿真和调试。然后用2-3周的时间完成相应的图纸，整理设计资料，并完成设计说明书的初稿；最后，再用1周的时间对设计说明书进行修改和降重，并进行答辩，完成课题。
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