基于FPGA的投切電容器組相控真空開關(guān)研究.pdf

1、相控開關(guān)又稱同步開關(guān)，它是根據(jù)系統(tǒng)特性，對斷路器預(yù)先制定控制策略，使其能夠在系統(tǒng)的最佳相位開斷或關(guān)合。相控開關(guān)技術(shù)可以有效削弱系統(tǒng)的暫態(tài)過程，減小絕緣損傷，提高電能質(zhì)量。目前，相控真空開關(guān)主要應(yīng)用在投切無功補償電容器組領(lǐng)域，選相投入電容器組可以有效抑制開關(guān)關(guān)合時產(chǎn)生的涌流和過電壓，在切除電容器組時可以提高開關(guān)的開斷能力，減少觸頭燒損。
　　相控真空開關(guān)的組成部分主要包括控制器和真空斷路器。其中，控制器大多采用DSP或單片機作為主控

2、芯片。它們的共同特點是信號處理與算法能力較強，但是實時性和時序控制能力較弱，且程序易受干擾。針對相控開關(guān)控制器對于運算速度要求快，但系統(tǒng)算法卻相對簡單的特點，本文提出了一種基于FPGA的同步控制系統(tǒng)。它具有實時性高、可靠性強、結(jié)構(gòu)靈活等特點，適合作為相控開關(guān)系統(tǒng)的控制單元。
　　本文首先簡要分析了投切三相無功補償電容器組的基本策略，進(jìn)行了系統(tǒng)的方案論證。在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了以FPGA最小系統(tǒng)為核心的控制器的硬件部分。在控制器的軟

3、件設(shè)計部分，運用Verilog語言在Quartus ii軟件開發(fā)環(huán)境中完成了幾大功能模塊的編輯。最后運用Modelsim軟件完成了時序仿真，驗證了程序功能的正確性，測量了門級延遲時間。
　　相控開關(guān)通常工作在大電流，強磁場環(huán)境下，需要系統(tǒng)有很高的穩(wěn)定性。本文對相控開關(guān)進(jìn)行了電磁兼容設(shè)計，通過了5項抗擾度試驗，提高了系統(tǒng)的可靠性。在實驗部分，樣機在試驗站進(jìn)行了掛網(wǎng)試驗。實驗數(shù)據(jù)表明，投切電容器組相控真空開關(guān)有效抑制了電容器組的合閘涌