晶闸管分级电压调节装置的原理研究

摘要

电能质量包括电压质量、频率质量和供电可靠性三个方面，其中电压质量是最基本的电能质量指标。10kV配电网是为用户供电的主要电网，目前仅仅依靠控制无功和调节变压器分接头调压，难以满足长线路末端用户对电压质量的要求，而且普通变压器的机械式分接头在运行中不宜进行频繁调节。为满足用户对电压质量的要求，保证电网电压合格率在允许范围内，并提高配电网的自动化运行水平，国外已经研制成功了用于配电网的晶闸管分级电压调节装置，目前国内类似产品的研究工作刚刚开始。本文借鉴国外经验，结合电力公司实际，研究了可用于10kV配电网的晶闸管分级电压调节装置的工作原理，并进行了装置的总体设计和方案选择、控制电路的设计、装置的仿真研究等工作。在装置的总体设计和方案选择阶段，研究了装置通过串联变压器调节电压的原理，提出装置的主电路的几个方案，比较并选择了一个最佳方案。在装置的控制电路的设计阶段，进行了晶闸管分级电压调节装置的控制电路的初步设计，包括控制电路的功能框架设计、总体设计思想、硬件设计方案、软件设计方案等。控制电路方案是基于单片机的，该电路通过不断对反馈电压的分析和处理，连续产生触发角满足要求的脉冲系列来触发相应的晶闸管开关。在装置的仿真研究阶段，首先分别建模和仿真装置的各部分：晶闸管、晶闸管开关、串联变压器、控制器(控制电路)等，然后为整个装置建模和仿真。仿真工具是MATLAB，主要是MATLAB中的Simulink和SimPowerSystems模块集。仿真证明了该装置具有良好的调压效果。本文的研究，从理论上和仿真上为晶闸管分级电压调节装置的可行性提供了有力的支持，为该装置的实际开发做好了理论准备和技术准备。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1课题背景

1.2课题研究的必要性与实际意义

1.3国内外文献综述

1.3.1电能质量的概念

1.3.2电能质量问题

1.3.3电能质量评价指标

1.3.4改善电能质量的方法

1.4本研究课题的来源及主要研究内容

第二章总体设计与方案选择

2.1晶闸管分级电压调节装置的调压原理

2.2主电路选型

2.2.1调节变压器的位置

2.2.2几种主电路的设计

2.2.3主电路的比较和选择

2.3设计中要注意的问题

2.4本章小结

第三章控制器的设计

3.1控制器的功能设计

3.2控制器的总体设计

3.2.1硬件和软件功能划分

3.2.2 CPU的选择

3.2.3编程语言的选择

3.2.4可靠性设计

3.3控制器的硬件设计

3.3.1单片机系统

3.3.2模拟量输入单元

3.3.3开关量输入单元

3.3.4输出控制单元

3.3.5人机接口单元

3.4控制器的软件设计

3.4.1主程序

3.4.2信号采集与计算程序

3.4.3逻辑判断与动作程序

3.4.4辅助处理程序

3.5本章小结

第四章仿真工具与算法

4.1仿真的必要性

4.2仿真工具的选择

4.2.1各种仿真工具

4.2.2 MATLAB与Saber、PSpice的比较

4.2.3 MATLAB与PSASP的比较

4.2.4仿真工具的选定

4.3 MATLAB使用简介

4.4算法选择

4.5仿真中用到的元件模型

4.6共同约定

4.7本章小结

第五章器件与电路的仿真研究

5.1晶闸管

5.1.1晶闸管的开关特性

5.1.2晶闸管的伏安特性

5.1.3晶闸管的模型仿真

5.2晶闸管开关

5.3串联变压器调压仿真

5.4控制器的模拟

5.5仿真晶闸管分级电压调节装置

5.5.1模拟波动的电压

5.5.2仿真电压调节装置

5.6本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢