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1、 HUNAN UNIVERSITY毕 业 论 文论文题目基于小波分析的SVC型无功 补偿控制器的研究 学生姓名 学生学号专业班级学院名称电气与信息工程学院指导老师学院院长2015年5月 20 日第 IV 页湖南大学毕业设计(论文)基于小波分析的SVC型无功补偿控制器的研究摘 要由于现在的电网中，一些感性负载的存在,使无功功率增加,而无功功率的出现不仅增加了电网电源的负担，同时也降低了供电设备的效率，同时还增大了网损，严重影响供电质量。针对这种情况,本文研究设计了一种基于小波变换的SVC型无功补偿控制器。同时，由于许多大功率家用电器如空调、冰箱的使用量在大大增加，使得低压用户的用电量也相继增加。
2、造成了低压用户用电量的增加，从而对电能质量的要求更高。针对这一问题，目前最有效的措施就是增加电网中的无功功率，但是，如果增容不当，容易造成输电线路无功电流过大，使输电线的使用寿命大打折扣和电能的浪费，甚至由于输电电流的增加，使电网运行发热过大而造成潜在的危险。所以我们应在消耗无功功率的地方提供无功补偿。而小波分析这一方法对无功功率补偿的研究是比较有效的。本文主要研究的是无功补偿控制器的控制算法。采用晶闸管投切控制电容器的补偿，在软件上采用编程和模块化的设计，并且设计较完整的控制电路等。除此之外，文中具体介绍了本方案的设计方法及方案选择，由简到繁的进行解说。最后通过系统建模仿真，并用MATLAB
3、/SIMULINK对系统进行建模仿真，通过对比补偿前后的仿真波形来观察此控制器的方法是否有效以及需要改进提升的方面。关键词：无功补偿，TSC，小波变换Wavelet transform based SVC on reactive compensation controllerAbstractIn the modern power grid, There are a lot of washing machines and refrigerators and other inductive loads.The machine.When they work, they need to absorb
4、a large number of reactive power to realize the energy conversion and drive to work. Therefore, electricity is not completely provide active power,the other part is used to supply reactive power, there is no doubt that this will lead to excessive burden, and to reduce the power quality. Meanwhile,tr
5、ansmission of reactive current wire will increase the network loss, will reduce the life of the transmission line and seriously affect the quality of power supply.According to the developmentalactuality of reactive Power compensation system in Power system, Control of thyristor for capacitor (TSC) s
6、ystem is designed for dynamic reactive power compensation.The working principle of the equipment is based on the real time data of electricity,Its purpose is to achieve the most appropriate compensation of reactive power exists in low voltage power grid. In this design, we use the voltage and reacti
7、ve power as control condition,Voltage is the main standard, the reactive power is secondary standard.We also combined with thyristor and complicated relay switch, cutting capacitor. Design purpose is to hope to be able to compensate reactive power rapidly and accurately, and can reduce the cost.and
8、has good practicability and broad application prospects in the low voltage urban network.In this paper, we study and compare all kinds of control strategy of reactive power compensator,Finally, we established a using thyristor switched capacitor (TSC) of reactive power compensator.This paper introdu
9、ces the principle and hardware design of the control system of the process.Then we through MATLAB/Simulink simulation of hardware circuit, and according to the results of the simulation designed the software system.Key Words: Reactive compensation, thyristor switch capacitor,controller,TSC目 录摘 要IAbs
10、tractII目 录III第1章 绪论11.1课题研究背景及意义1 1.2 国内外无功补偿研究状况11.2.1 无功补偿装置的分类11.2.2 无功补偿装置的发展现状与趋势2 1.3 论文构成及研究内容4第2章 无功功率补偿的理论分析52.1 TSC型无功补偿器的原理52.2 无功补偿方式的分析及补偿容量计算7 2.3 控制方式的选择8 2.4 主电路的设计102.4.1 电容器的接线方式102.4.2 电容器的分组方式112.4.3 电容器投切开关的选择12 2.5 本章小结12第3章小波变换的理论分析133.1 小波变换的介绍133.2 小波变换的基本原理133.3信号降噪143.4 信号
11、的降噪步骤及重建153.5 降噪仿真实验153.6本章小结16第4章TSC型无功补偿的仿真17 4.1 仿真软件介绍174.2 无功补偿装置的软件模型设计174.3 仿真结果分析194.4 本章小结21第5章 结论22致谢23参考文献24附录 信号去噪及控制程序26第 24 页湖南大学毕业设计(论文)第1章 绪论1.1课题研究背景及意义随着我国快速发展起来的电力工业和近年来随着大量电力电子装置和非线性设备在工业领域的广泛应用,使得电网和电流的波形发生畸变,电能质量日益恶化。显而易见对电网进行无功补偿是必要的。适当的对电力系统进行无功补偿，可以提高输电能力和功率因数，使电网电压得到稳定，减小有功
12、功率损耗，并且提高系统运行安全性，改善用户功率因数和电压质量。基于目前世界各国都将无功补偿作为电网性能提高的重要的一部分，然而我国和世界上的发达国家，比如美国、日本相比较，在电网功率因数，电能质量等方面来说都存在很大的差距。发达国家的补偿度达到0.5以上，功率因数接近于1，而我国补偿度只有0.45，相对来说远远落后于发达国家。并且我国的电网普遍存在一个问题，就是功率因数偏低，电网损耗大，成本偏高，这些结果都是由于连年电网中增长的感性负载所造成的。为了解决现在电网中存在的问题，目前应用最多且最有效的是对电网进行无功功率补偿，在实际电网中三相负荷是不平衡的,电容补偿以各相所需的无功功率作为投切控制
13、量,三相共补和分补相结合,并配以多种保护,以实现对电网无功功率的动态补偿。即在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，即对无功功率进行补偿。并采用高性能的无功补偿装置，就地补偿负载的感性无功功率来降低配电设备上的有功功率损坏以及电压的降落，提高电能质量，提高功率因数。1.2 国内外无功补偿研究状况1.2.1 无功补偿装置的分类无功补偿装置可以分为很多种类，从补偿的性质划分为感性补偿和容性补偿，从补偿的方式划分，分为串联补偿和并联补偿，从补偿的范围划分分为负荷补偿与线路补偿。SVC(Static Var Compensator)静止无功补偿器包含两种类型，TCR(Thyristor Control
14、Reactor)即晶闸管控制电抗器和TSC(Thyristor Switch Capacitor)晶闸管投切电容器。而本文主要研究的是静止式无功补偿的一种。无功补偿方式按投切方式的不同有延时投切方式、瞬时投切方式、混合投切方式。延时投切方式是先投入的电容器组先切除，后投入的后切除。这种补偿方式适用于电流载荷相对平稳的地区。瞬时投切方式是将半导体电力电子器件与数字技术相结合，即一个快速的随动系统，控制器一般能在半个周波到一个周波内完成采样、计算，并在两个周期内发出控制信号。通过控制信号使晶闸管导通，来投切电容器组，这种控制方式反应快速、稳定。混合投切方式是静态与动态补偿的混合，一部分电容器组使用
15、接触器投切，另一部分电容器组使用电力半导体器件投切，但是其控制相对比较复杂，一般不予采用。1.2.2 无功补偿装置的发展现状与趋势传统的无功补偿装置一般用接触器或断路器投切电容器，它根据电网无功功率的缺额，对接触器和电抗器进行投切或调节，从而达到一定的补偿效果，但由于冲击负荷的变化相对于投切速度来说相对比较快，以至于会出现过电压，噪声污染，设备故障率升高，可靠性差的现象。在控制环节上基本不能满足分相、分级、快速及跟踪补偿的要求，使系统电压波动太大，影响用户用电。而利用晶闸管作为补偿电容器组的投切开关，可快速无涌流投切，晶闸管的开、关是无触点的，寿命相对来说比较长，而且其投入时刻可以精确控制，能够减少投切时的冲击电流和故障率。这些显著的特点使得TSC技术具有广阔的应用前景。随着电力电子技术的发展，近几年产生了一种新的
