1.3本论文主要完成工作及内容
根据无功补偿装置的发展状况，对当前应用比较广泛的集中无功补偿装置性 能进行了比较，在此基础上，为了满足电力系统对实时性较高的要求，提出了采 用DSP芯片进行控制的TSC型动态无功补偿装置，并对该套装置的软硬件部分进 行了系统化设计。
本论文完成工作及内容如下:
1、研究无功补偿装置的种类和特性，重点阐述了晶闸管投切电容器(TSC)无功 补偿装置的原理、构成、设计方法，并对其动态补偿过程进行了详细分析;
2、探讨了基于瞬时无功功率的无功电流检测方法，分析了各种方法的利弊和改进 措施;
3、在实验室环境下，设计了一套基于DSP的TSC型动态无功补偿装置，对其硬件 电路进行了全面调试。在元件选择上，既考虑抗干扰能力强、高处理速度、高精 度，又兼顾成本低、适用性好、性价比高;充分考虑PCB布线和实物调节过程中 的干扰抑制。电压电流信号经过调理后送至真有效值转换芯片AD536A处理，输出 用于DSPTMS320F2808采样处理。根据实时采集的无功功率需求情况和变化情况， 做出投切判断和指令。控制光祸Moc3061舰与三端双向可控硅BT139~600E构成的 投切执行器，投入或切除相应电容器组。最后经过模拟负荷投切实验，得到了较 为理想的实验结果，验证了其可行性及可靠性;
4、软件控制部分以Tl公司的TMS320LF2808DSP芯片为核心，在CodeCompose Studio3.3集成开发环境下，编写并调试了A/D程序(精确获取经过互感器测量 并处理后的电网电压值、电流值)、捕获程序(通过ECAPI捕获调理后的电网电压 方波上升沿过零点，作为投入和切除电容器组时刻的控制条件;通过ECAPZ捕获
SN74HC74与SN74HC86等构成的相角检测电路输出的相角方波的上升沿与下降沿， 计算系统功率因数值)、功率因数检测程序、无功功率检测程序(根据检测到的电 压、电流和功角值，由DSP实时计算)、投切控制(根据检测到的无功功率值，将 电容器组按照编码方式投切)等程序，完成了软件设计;
5、Q格式运算(用于计算系统功角的正余弦值，与查表法和二分法等相比，计算 用时更少，结果更精确)的采用，保证检测与捕获单元的高精度;各级调理和整
定电路广泛采用山324N、6N137，保证调理的波形标准，幅值适当;
6、全部投切控制执行时间在10ms以内，实时性高;经过补偿后的功率因数确保 在0.95以上，系统无功当量控制在10.33Var以内，具有较高的补偿精度，补偿 结果完全符合预期设计要求和实际应用中的功率因数要求。
第二章TSC型无功补偿装置 2.1基本原理及发展
传统的无功功率的定义是在建立在工频周期的平均值基础上的，单相正弦电
路或三相对称正弦电路中，利用传统概念定义的有功功率尸二Ulcos甲，无功功率 Q=Ulsin甲，视在功率(S二UI)和功率因数等概念都很清楚。但当电压或电流中 含有谐波或在三相不平衡电路时，功率概念就比较复杂了，传统概念无法正确地 对其描述和解释，至今尚无获得公认的无功功率定义。但对无功功率这一概念的 重要性，对无功补偿重要性的认识，却是一致的。 1正弦电路功率理论
设电源电压为u、电流为i，则: u=护云了sinor·(2.1)
i一汤sin佃t一甲)·汤eos，sinor一汤sin甲eosot一i;+几(2·2)
式(2一2)中，甲是电流滞后电压的相角。电流i被分解为和电压同相位的分 量称和比电压滞后90’的分量几，即: s;一汤eos甲sinot(2.3) 几一汤sin伞eos叹(2.4)
电路中的有功功率就是其平均功率，即: ·‘d(。‘卜会f’(·‘，+·‘。，d伽‘， (。。。S，一。一，。。S、‘)d(to，卜会f兀(一班sin甲sinZot)口伽r) =〔万cos甲(2.5)
电路的无功功率定义为: Q=Ulsin中(2.6)
2非正弦电路功率理论
第二章TSC型无功补偿装置 2.1基本原理及发展
传统的无功功率的定义是在建立在工频周期的平均值基础上的，单相正弦电
路或三相对称正弦电路中，利用传统概念定义的有功功率尸二Ulcos甲，无功功率 Q=Ulsin甲，视在功率(S二UI)和功率因数等概念都很清楚。但当电压或电流中 含有谐波或在三相不平衡电路时，功率概念就比较复杂了，传统概念无法正确地 对其描述和解释，至今尚无获得公认的无功功率定义。但对无功功率这一概念的 重要性，对无功补偿重要性的认识，却是一致的。 1正弦电路功率理论
设电源电压为u、电流为i，则: u=护云了sinor·(2.1)
i一汤sin佃t一甲)·汤eos，sinor一汤sin甲eosot一i;+几(2·2)
式(2一2)中，甲是电流滞后电压的相角。电流i被分解为和电压同相位的分 量称和比电压滞后90’的分量几，即: s;一汤eos甲sinot(2.3) 几一汤sin伞eos叹(2.4)
电路中的有功功率就是其平均功率，即: ·‘d(。‘卜会f’(·‘，+·‘。，d伽‘， (。。。S，一。一，。。S、‘)d(to，卜会f兀(一班sin甲sinZot)口伽r) =〔万cos甲(2.5)
电路的无功功率定义为: Q=Ulsin中(2.6)
2非正弦电路功率理论
在含有谐波的非正弦电路中，有功功率和视在功率的概念与正弦带电路中的 定义相同。非正弦周期函数在满足狄利克雷(Diri。hlet)条件时，可以分解成傅 立叶级数，而电力系统中的电压和电流一般都满足狄利克雷(Diri。hlet)条件〔司。 、一1rZ:、，，、或甲:a。=二，-l_u(。t川(。t) 一Z兀‘U (2.7)
a。=工f’。(。;)。。s，。、(。;)(n=1、2、3、兀.u(2.8) 1。、，·~、“- b·“万J。“恤t)’m”。td恤t卫L“二‘、艺、3、 .…‘’) (2.9)
所以其有功功率P为:
尸·亡f“uid伽‘)一艺U，I·co‘甲·(2.10) 电压和电流的有效值分别为: (2.11)厕厕 I=
因此，其视在功率为: S二〔万 (2.12)
·厕厚(2.13)
我们可以定义无功功率:Q一存刃声(2.14)
这里，无功功率Q只反映了能量的流动和交换，并不反映能量在负载中的消 耗[7]O
2.2并联电容器
无功补偿电容器是目前使用最多的一种无功补偿装置，在国内外均得到广泛 的应用。并联电容器电容器可根据需要由若干电容器串、并联组成，容量可大可 小，既可以集中使用，又可以分散使用，且可分相补偿，可随时投切或全部电容 器，具有结构简单、运行灵活、有功损耗小、维护方便、投资少等优点〔s]。