專利名稱：基于晶閘管的靜止同步補償器的制作方法
技術領域：
采用晶閘管的靜止同步補償器STATCOM用于電力系統(tǒng)無功補償背景技術隨著電網(wǎng)技術的不斷發(fā)展，大區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)已經(jīng)成為現(xiàn)代電力系統(tǒng)主要發(fā)展趨勢之一。大區(qū)域互聯(lián)電力系統(tǒng)帶來了明顯的經(jīng)濟效益，但是也面臨著若干技術問題首先，互連大系統(tǒng)中的輸電線路，特別是長距離線路，其輸送容量需要進一步提高，以節(jié)約修建額外長距離輸電線路的巨大成本；其次，互聯(lián)大系統(tǒng)中功率分布，特別是無功功率的走向和分配更加難以控制，亟需能夠快速平滑地調(diào)節(jié)潮流分布的手段；再次，互聯(lián)大系統(tǒng)系統(tǒng)阻尼大大減弱，易出現(xiàn)低頻震蕩，需要增強系統(tǒng)阻尼的設備；最后，各種新型的沖市性負荷不斷采用，使低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量變差，并有可能對整個系統(tǒng)運行產(chǎn)生不利影響，需要改進電能質(zhì)量的控制設備。
柔性交流輸電系統(tǒng)(Flexible AC Transmission Systems)技術的出現(xiàn)為解決上述問題提供了有力的手段。它應用現(xiàn)代的控制技術和電力電子技術，實現(xiàn)對交流輸電系統(tǒng)靈活快速的控制，實現(xiàn)輸送功率合理分配，提高穩(wěn)定性和可靠性。以及在配電系統(tǒng)中快速地向沖擊性負荷，如電弧爐等，提供在動態(tài)過程中所需的無功；從而抑制其引起的電壓波動和閃變；提高沖擊負載設備及其臨近電氣設備的運行安全性。
作為一種重要的FACTS設備，靜止無功補償器已經(jīng)在世界范圍內(nèi)得到了廣泛應用。晶閘管控制的靜止無功補償裝置SVC作為一種成熟的無功補償技術是目前得到最為廣泛應用的補償裝置。但由于SVC采用相控原理通過改變流經(jīng)電抗器的電流來實現(xiàn)無功補償，產(chǎn)生大量的諧波，無源器件占地面積大，同時電容的引入也帶來潛在的誘發(fā)諧波放大的危險。和SVC相比，近年來推出的基于電壓源逆變器的靜態(tài)同步補償器STATCOM具有工作范圍大，控制穩(wěn)定性高，響應速度快，電流諧波小，同容量下裝置尺寸小等等顯著優(yōu)點，得到越來越廣泛的重視。
常規(guī)的STATCOM裝置的電壓型逆變器多采用可關斷器件，如IGCT和IGBT實現(xiàn)，在大容量STATCOM裝置中，可關斷電力器件及其觸發(fā)、保護環(huán)節(jié)占去了裝置總成本的很大一部分。同時，我國大容量可關斷器件不能國產(chǎn)，給STATCOM的國產(chǎn)化帶來了很大困難。如果能用晶閘管替代STATCOM中的可關斷器件實現(xiàn)STATCOM的功能，制成基于晶閘管的STATCOM，就能夠把STATCOM裝置的優(yōu)點與晶閘管器件成本低、容量大的優(yōu)勢結合起來。同時，由于國內(nèi)具備生產(chǎn)大容量晶閘管的能力，并且在高壓大功率晶閘管的應用上也積累了大量的經(jīng)驗，所以基于晶閘管的STATCOM在降低成本和實現(xiàn)國產(chǎn)化方面將具有顯著的優(yōu)點。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于，提供一種用于電力系統(tǒng)無功補償?shù)牟捎镁чl管實現(xiàn)的靜止同步補償器。
本實用新型的特征在于裝置主電路包括由晶閘管、二極管和直流電容器構成的電壓型逆變器，和變壓器，裝置數(shù)字控制器包括負責晶閘管觸發(fā)的開環(huán)控制器和負責觸發(fā)角度計算的閉環(huán)控制器。裝置工作原理為開環(huán)控制器檢測電網(wǎng)電壓并產(chǎn)生同步信號，結合設定觸發(fā)角度產(chǎn)生晶閘管觸發(fā)信號，通過觸發(fā)電路開通晶閘管，使得晶閘管和二極管構成的逆變器輸出交流電壓領先于系統(tǒng)電壓，使裝置吸收感性無功。在此基礎上，閉環(huán)控制器可以檢測電網(wǎng)電壓電流信號，與開環(huán)控制器通信并控制其觸發(fā)角度，構成閉環(huán)控制。由于晶閘管不可關斷，采用晶閘管的STATCOM不能工作在逆變器輸出電壓滯后于系統(tǒng)電壓、發(fā)出感性無功的范圍，這是該裝置與傳統(tǒng)STATCOM的區(qū)別，但是在領先于系統(tǒng)電壓且吸收感性無功的工作范圍內(nèi)，裝置的工作特性與STATCOM完全相同，可以用同樣的理論公式進行分析。采用晶閘管的STATCOM在其工作范圍內(nèi)具有普通STATCOM的優(yōu)點，包括響應速度快，電流諧波小等，同時，由于相同容量的晶閘管器件價格大大低于可關斷器件，晶閘管觸發(fā)電路的技術難度和成本也低于可關斷器件的觸發(fā)電路，使得晶閘管STATCOM具有成本較低，實現(xiàn)簡單的特點。
本實用新型的特征在于它是12脈的靜止同步補償器，整個裝置包括電壓型逆變器、變壓器、基于DSP的閉環(huán)控制器和基于FPGA的開環(huán)控制器，其中，電壓型逆變器，由晶閘管、反并聯(lián)于各晶閘管的二極管以及直流側電容器構成；變壓器是一種Y/Y/D三相三繞組變壓器，副邊D繞組滯后于Y繞組30度角，所述變壓器副邊與所述電壓型逆變器的交流側相連；基于DSP的閉環(huán)控制器采用芯片TMS320F2812，該閉環(huán)控制器的A/D輸入端從電網(wǎng)信號調(diào)理電路獲得輸入信號，該閉環(huán)控制器檢測三相電壓、電流信號，計算觸發(fā)角度，并將結果發(fā)給所述基于FPGA的開環(huán)控制器，其中所述的電網(wǎng)信號調(diào)理電路由輸入信號為電流、電壓傳感器獲得的三相電網(wǎng)信號的電壓電流檢測電路、放大電路、低通濾波電路和直流偏置電路依次串接而成，該電網(wǎng)信號調(diào)理電路輸出端與DSP閉環(huán)控制器的A/D轉換輸入端相連；所述基于DSP的閉環(huán)控制器的觸發(fā)角度信號經(jīng)由一個總線接口輸出；基于FPGA的開環(huán)控制器，依次由電網(wǎng)電壓同步電路、FPGA觸發(fā)脈沖發(fā)生電路以及晶閘管門極觸發(fā)電路串接構成，該基于FPGA的開環(huán)控制器向所連接的電壓型逆變器各晶閘管門極提供對電網(wǎng)電壓進行精確同步和移相定時觸發(fā)的觸發(fā)脈沖，其中電網(wǎng)電壓同步電路，由運算放大電路，過零比較電路以及邏輯電平轉換電路依次串接構成，所屬運算放大電路，所述電網(wǎng)電壓同步電路的輸入信號是經(jīng)電壓互感器獲得的電網(wǎng)三相電壓信號，輸出信號是與電網(wǎng)電壓同步，且與FPGA輸入邏輯電平相符合的三相電壓同步邏輯信號；FPGA觸發(fā)脈沖發(fā)生電路采用芯片XC3S200，其電壓同步信號輸入端與所述電網(wǎng)電壓同步電路的輸出端相連，總線接口與所述DSP閉環(huán)控制器總線接口相連，用于從閉環(huán)控制器接收觸發(fā)角度信息，該FPGA觸發(fā)脈沖發(fā)生電路的輸出是各晶閘管的觸發(fā)信號；晶閘管門極觸發(fā)電路，由達林頓三極管、脈沖變壓器和阻容器件構成，三極管的輸入信號來自所述FPGA觸發(fā)脈沖發(fā)生電路的輸出端，該門極觸發(fā)電路將FPGA脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生的觸發(fā)信號放大為具有驅動能力的觸發(fā)脈沖，輸出到所述電壓逆變橋中各個晶閘管的門極。
計算機仿真和實驗裝置物理實驗均表明，當晶閘管STATCOM觸發(fā)角領先于系統(tǒng)電壓時，裝置吸收感性無功。增加觸發(fā)角度，裝置相電流增大，吸收無功增加，且吸收無功隨觸發(fā)角度調(diào)節(jié)連續(xù)可調(diào)，電流諧波較小。實驗與仿真相吻合，從而驗證了晶閘管STATCOM的可行性，說明采用上述方法能夠實現(xiàn)晶閘管STATCOM，該裝置吸收感性無功連續(xù)可調(diào)，諧波含量小，達到了預期目的。本實用新型在其工作范圍內(nèi)具有響應速度快，電流諧波小，晶閘管比開關管價格低且易于實現(xiàn)的優(yōu)點。


圖1 6脈波STATCOM仿真電路圖2 6脈波STATCOM觸發(fā)角為+1.8°的A相電壓電流波形圖3 6脈波STATCOM觸發(fā)角為-1.8°度的A相電壓電流波形圖4 6脈晶閘管STATCOM仿真電路圖5 6脈晶閘管STATCOM觸發(fā)角為+1.8°度時的A相電壓電流波形圖6 12脈晶閘管STATCOM樣機系統(tǒng)結構圖圖7 DSP閉環(huán)控制器結構圖圖8 FPGA開環(huán)控制器結構圖圖9 開環(huán)控制器電網(wǎng)電壓同步電路原理圖(單相)
圖10 開環(huán)控制器FPGA芯片接線原理圖圖11 開環(huán)控制器晶閘管門極觸發(fā)電路(單個晶閘管)圖12 閉環(huán)控制器電壓信號檢測電路原理圖(單相)圖13 閉環(huán)控制器電流信號檢測電路原理圖(單相)圖14 閉環(huán)控制器DSP芯片接線原理圖圖15 閉環(huán)控制器16位總線接口原理圖圖16 觸發(fā)角為+2.7°時12脈樣機系統(tǒng)A相電壓、電流波形圖17 觸發(fā)角為+3.6°時12脈樣機系統(tǒng)A相電壓、電流波形具體實施方式
晶閘管STATCOM基本工作原理可通過對6脈波裝置的仿真來說明。以如圖1所示的簡單的三相六脈STATCOM為例。裝置為一六脈逆變橋，包含G1～G6的6只GTO和D1～D6的六只反并聯(lián)二極管，直流側采用電容作為直流電壓支撐。逆變橋通過三相Y/Y接變壓器與系統(tǒng)隔離。仿真裝置主要參數(shù)為電源電壓380V 50Hz，變壓器為Y/Y接法，容量10kVA，變比380/400V，漏抗為0.2p.u.，損耗為0.04p.u.，直流電容為2200uF。
逆變橋不采用PWM，控制每只GTO導通和關斷各180度角，即正觸發(fā)脈沖與負觸發(fā)脈沖各占180度。根據(jù)STATCOM基本理論，以電網(wǎng)電壓過零點為觸發(fā)角原點，領先電網(wǎng)電壓為觸發(fā)角正方向時，觸發(fā)角度δ大于0，則裝置吸收感性無功，觸發(fā)角度小于0，裝置發(fā)出感性無功。若令系統(tǒng)三相電壓為 則觸發(fā)角為δ時裝置穩(wěn)態(tài)下吸收的感性無功Q和三相相電流可表示如下 (公式1)仿真分別取δ為+1.8°和-1.8°，以圖1中所示iA箭頭方向為A相電流正方向，觀察裝置穩(wěn)態(tài)運行時的A相電流波形和A相四只管子G1，G4，D1，D4中的電流波形。如圖2和圖3。
圖2中，當δ＝+1.8°時(領先于電網(wǎng)電壓)，仿真裝置穩(wěn)態(tài)運行時吸收感性無功7.9kVA，與公式1計算相符。相電流iA領先于相電壓uA(90°-δ)＝88.2°，裝置吸收感性無功。在iA的一個周期內(nèi)，A相橋臂的導通順序為D4～G1～D1～G4，開關管的開通信號促使每相橋臂二極管中的電流轉移到開關管中，而開關管的關斷信號不起任何作用。
相似地，在圖3中δ＝-1.8°時(落后于電網(wǎng)電壓)，仿真裝置穩(wěn)態(tài)運行時發(fā)出感性無功7.9kVA，與公式1計算相符。相電流iA滯后于相電壓uA(90°-δ)＝91.8°，說明裝置發(fā)出感性無功。在iA的一個周期內(nèi)，A相橋臂的導通順序為G1～D4～G4～D1，這種運行狀態(tài)下，開關管的關斷信號促使每相橋臂開關管中的電流轉移到二極管中，而開關管的開通信號不起任何作用。
對于超前運行的情況，由于只有開通信號起作用，開關管的行為和晶閘管沒有任何區(qū)別，因而完全可以用晶閘管代替開關管，在同樣的時刻給以觸發(fā)信號，實現(xiàn)吸收感性無功的功能。據(jù)此思路，將六脈STATCOM仿真電路中的開關管替換成晶閘管，其余參數(shù)不變，如圖4所示，令觸發(fā)角δ＝+1.8°(領先于電網(wǎng)電壓)，觀察A相電壓，電流仿真波形，如圖5所示。
在δ＝+1.8°時，A相橋臂按照D4～T1～D1～T4的順序導通，其次序和采用開關管的STATCOM在圖2中的次序完全相同，而且每次晶閘管開通時也都是在變壓器漏抗的續(xù)流作用之下，電流由二極管轉移到晶閘管中。圖5中各電流波形與圖2中相應的波形完全相同，且δ＝+1.8°時，晶閘管STATCOM裝置發(fā)出感性無功為7.9kVA，和用公式1計算的結果相同，說明采用晶閘管的STATCOM在δ＞0時的運行方式與STATCOM完全相同，能夠吸收連續(xù)可調(diào)的感性無功，因而采用晶閘管的STATCOM在理論上是可行的。
為實際驗證上面所討論的晶閘管STATCOM，我們在實驗室中構建了12脈晶閘管STATCOM樣機，并設計了基于現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)和數(shù)字信號處理器(DSP)的數(shù)字控制器，下面將詳述樣機系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。
12脈晶閘管STATCOM樣機系統(tǒng)及其控制器結構圖如圖6所示。主電路包括Y/Y/D三相三繞組變壓器，兩個由晶閘管和反并聯(lián)二極管構成的六脈橋(Y橋包括晶閘管TY1～TY6，二極管DY1～DY6，D橋包括晶閘管TD1～TD6，二極管DD1～DD6)以及直流側電容C。其中，三相三繞組變壓器副邊D繞組滯后于Y繞組30°。主電路的運行由數(shù)字控制器來控制。如圖6所示，晶閘管STATCOM樣機系統(tǒng)的數(shù)字控制器由基于FPGA的開環(huán)控制器和基于DSP的閉環(huán)控制器組成。
基于FPGA的開環(huán)控制器實現(xiàn)了根據(jù)給定觸發(fā)角度產(chǎn)生相應觸發(fā)脈沖的開環(huán)控制功能。如圖8所示，開環(huán)控制器由電網(wǎng)電壓同步電路、FPGA觸發(fā)脈沖發(fā)生電路和晶閘管門極觸發(fā)電路三部分構成，每部分T作原理如下 電網(wǎng)電壓同步電路原理圖如圖9所示，同步電路接收由電壓互感器傳來的三相電網(wǎng)電壓信號，經(jīng)過運算放大器信號調(diào)理、比較器過零比較和邏輯電平轉換，最終產(chǎn)生與電網(wǎng)電壓同步，且與FPGA輸入邏輯電平相吻合的三相電壓同步邏輯信號，輸入到FPGA。
FPGA芯片接線圖如圖10所示，F(xiàn)PGA觸發(fā)脈沖發(fā)生器中設計了6個工作在1MHz時鐘下的16位定時器，用于產(chǎn)生12只晶閘管的觸發(fā)脈沖。FPGA觸發(fā)脈沖發(fā)生電路接收三相同步邏輯信號，識別其上升沿和下降沿，在每個上升沿或下降沿到來時，根據(jù)所指定的觸發(fā)角度設定16位定時器的時刻，定時器運行到指定時刻后，產(chǎn)生晶閘管觸發(fā)信號。為了和DSP閉環(huán)控制器通信，觸發(fā)脈沖發(fā)生電路上還具備與16位總線的接口功能，由DSP控制器對觸發(fā)角度進行設定。上述16位定時器、總線接口等邏輯功能均在FPGA中由硬件描述語言VHDL設計并實現(xiàn)。
FPGA產(chǎn)生的晶閘管觸發(fā)信號僅是邏輯信號，不具有驅動晶閘管的能力，因而最終還要由晶閘管門極觸發(fā)電路接收晶閘管觸發(fā)信號，將其放大后產(chǎn)生晶閘管觸發(fā)脈沖，以驅動晶閘管門極。本文12脈樣機裝置觸發(fā)電路采用了寬度為30°的脈沖群，并具有強觸發(fā)功能，以提高觸發(fā)環(huán)節(jié)可靠性。晶閘管觸發(fā)電路原理圖如圖11所示。
STATCOM的觸發(fā)角度調(diào)節(jié)范圍較小，因而用于產(chǎn)生STATCOM觸發(fā)脈沖的控制器必須能夠對電網(wǎng)電壓進行精確的同步和定時，以便在準確的時刻發(fā)出觸發(fā)脈沖，基于晶閘管的STATCOM也是如此。通常STATCOM要求的觸發(fā)脈沖控制精度都在微秒量級，然而現(xiàn)有的常用集成數(shù)字式或模擬式晶閘管移相觸發(fā)電路都無法滿足這一精度要求，因而必須專門針對晶閘管STATCOM設計專門的觸發(fā)脈沖發(fā)生電路。采用FPGA的觸發(fā)脈沖發(fā)生電路很好的解決了這一問題。在12脈樣機系統(tǒng)中，F(xiàn)PGA接受電網(wǎng)電壓同步信號，通過高頻計數(shù)器進行移相，產(chǎn)生12只晶閘管的觸發(fā)脈沖，其調(diào)節(jié)精度可達到1微秒，完全滿足STATCOM控制的要求。同時，采用FPGA還能夠方便的實現(xiàn)與DSP控制器或其它控制裝置的總線接口和通信接口，具有很強的可擴展性。這些都是基于FPGA的開環(huán)控制器的特點。
基于DSP的閉環(huán)控制器結構如圖7，閉環(huán)控制器負責檢測系統(tǒng)電壓、電流信號，計算所需觸發(fā)角度，將其發(fā)送給開環(huán)控制器，從而實現(xiàn)對裝置的閉環(huán)控制。閉環(huán)控制器由電網(wǎng)信號調(diào)理電路，DSP控制器和總線接口三部分組成，每部分工作原理如下 電網(wǎng)信號調(diào)理電路包括三相電壓、電流檢測電路，其單相電路原理圖分別如圖12和圖13所示。電壓、電流檢測電路接受電壓、電流互感器傳來的電網(wǎng)三相電壓電流信號，經(jīng)過運算放大器和電阻、電容構成的低通濾波和直流偏置環(huán)節(jié)，將其調(diào)理為適合于DSP控制器A/D輸入范圍的電壓信號。
DSP芯片接線圖如圖14所示。DSP控制器采集到電壓電流數(shù)據(jù)后，根據(jù)設定的控制算法，計算實現(xiàn)控制目標所需的晶閘管STATCOM觸發(fā)角度。實現(xiàn)晶閘管STATCOM基本功能的控制算法流程為根據(jù)電壓電流數(shù)據(jù)，用瞬時無功法計算三相無功功率，得到無功功率檢測值，將無功檢測值與預先設定的控制目標值相比較，經(jīng)過比例積分計算后得到發(fā)出設定無功功率所需的觸發(fā)角度，用于調(diào)節(jié)晶閘管STATCOM裝置的運行。根據(jù)具體應用要求的不同，STATCOM的控制算法也會有所不同，本樣機裝置采用了高性能DSP控制器，能夠滿足更為復雜的實時控制算法的要求。
總線接口電路主要包括地址譯碼器和總線驅動器，原理圖如圖15。該環(huán)節(jié)將DSP芯片的總線轉換為與FPGA開環(huán)控制器接口所用的16位總線。DSP計算出的觸發(fā)角度信息通過總線接口發(fā)送給FPGA開環(huán)控制器，從而實現(xiàn)對主電路工作狀態(tài)的調(diào)節(jié)。
采用DSP作為閉環(huán)控制器滿足了晶閘管實時控制的要求，由于DSP具有很強的計算能力，因而能夠在每個采樣周期內(nèi)實時地計算并調(diào)整晶閘管STATCOM觸發(fā)角度，從而調(diào)節(jié)裝置輸出無功。同時，由于DSP控制器具有多種通信接口，且FPGA也具有靈活的接口能力，DSP閉環(huán)控制器和FPGA開環(huán)控制器之間的通信也可以采用串行通信接口或串行總線來實現(xiàn)。
上述12脈樣機裝置，其工作波形如圖16和圖17所示。實驗中，系統(tǒng)相電壓為50V/50Hz，晶閘管STATCOM裝置觸發(fā)角分別為2.7°和3.6°(即領先于系統(tǒng)相電壓150us和300us)。圖16為觸發(fā)角為2.7°時的電壓、電流波形，圖17為觸發(fā)角為3.2°時的電壓、電流波形，兩圖中，uA為系統(tǒng)電壓。iA為裝置輸出相電流。iAY為Y橋A相輸出相電流。iAD為D橋A相輸出相電流。iA，iAY，iAD的正方向如圖6所示。
根據(jù)實驗波形，晶閘管STATCOM觸發(fā)角領先于系統(tǒng)電壓時，裝置輸出相電流iA領先于系統(tǒng)電壓約90°，說明裝置吸收感性無功。增加觸發(fā)角度后，裝置相電流隨之增大，吸收無功增加，且吸收無功量隨觸發(fā)角度的調(diào)節(jié)實現(xiàn)了連續(xù)可調(diào)。該實驗結果與之前仿真分析的結果相吻合，從而驗證了晶閘管STATCOM的可行性。同時，12脈裝置的相電流iA波形比較接近正弦波，諧波含量不高，說明裝置具備了工作諧波小的特點。
計算機仿真和實驗裝置物理實驗均表明，采用上述方法能夠實現(xiàn)晶閘管STATCOM，該裝置吸收感性無功連續(xù)可調(diào)，諧波含量小，達到了預期目的。
權利要求1.基于晶閘管的靜止同步補償器，其特征在于，含有電壓型逆變器、變壓器、基于DSP的閉環(huán)控制器和基于FPGA的開環(huán)控制器，其中，電壓型逆變器，由晶閘管、反并聯(lián)于各晶閘管的二極管以及直流側電容器構成；變壓器是一種Y/Y/D三相三繞組變壓器，副邊D繞組滯后于Y繞組30度角，所述變壓器副邊與所述電壓型逆變器的交流側相連；基于DSP的閉環(huán)控制器采用芯片TMS320F2812，該閉環(huán)控制器的A/D輸入端從電網(wǎng)信號調(diào)理電路獲得輸入信號，該閉環(huán)控制器檢測三相電壓、電流信號，計算觸發(fā)角度，并將結果發(fā)給所述基于FPGA的開環(huán)控制器，其中所述的電網(wǎng)信號調(diào)理電路由輸入信號為來自于電流、電壓傳感器獲得的三相電網(wǎng)信號的電壓電流檢測電路、放大電路、低通濾波電路和直流偏置電路依次串接而成，該電網(wǎng)信號調(diào)理電路輸出端與DSP閉環(huán)控制器的A/D轉換輸入端相連；所述基于DSP的閉環(huán)控制器的觸發(fā)角度信號經(jīng)由一個16位總線接口輸出；基于FPGA的開環(huán)控制器，依次由電網(wǎng)電壓同步電路、FPGA觸發(fā)脈沖發(fā)生電路以及晶閘管門極觸發(fā)電路串接構成，該基于FPGA的開環(huán)控制器向所連接的電壓型逆變器各晶閘管門極提供對電網(wǎng)電壓進行精確同步和移相的觸發(fā)脈沖，其中電網(wǎng)電壓同步電路，由運算放大電路，過零比較電路以及邏輯電平轉換電路依次串接構成，所屬運算放大電路，所述電網(wǎng)電壓同步電路的輸入信號是經(jīng)電壓互感器獲得的電網(wǎng)三相電壓信號，輸出信號是與電網(wǎng)電壓同步，且與FPGA輸入邏輯電平相符合的三相電壓同步邏輯信號；FPGA觸發(fā)脈沖發(fā)生電路采用芯片XC3S200，其電壓同步信號輸入端與所述電網(wǎng)電壓同步電路的輸出端相連，總線接口與所述DSP閉環(huán)控制器總線接口相連，用于從閉環(huán)控制器接收觸發(fā)角度信息，該FPGA觸發(fā)脈沖發(fā)生電路的輸出是各晶閘管的觸發(fā)信號；晶閘管門極觸發(fā)電路，由達林頓三極管、脈沖變壓器和阻容器件構成，三極管的輸入信號來自所述FPGA觸發(fā)脈沖發(fā)生電路的輸出端，該門極觸發(fā)電路將FPGA脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生的觸發(fā)信號放大為具有驅動能力的觸發(fā)脈沖，輸出到所述電壓逆變橋中各個晶閘管的門極。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于晶閘管的靜止同步補償器，其特征在于，它是一個12脈的晶閘管靜止同步補償器。
專利摘要本實用新型屬電力系統(tǒng)無功補償技術領域，其特征在于用晶閘管代替普通靜止同步補償器電壓逆變橋中的開關管，用一個基于DSP的閉環(huán)控制器檢測系統(tǒng)電壓、電流信號，根據(jù)無功功率控制目標計算所需觸發(fā)角度，用一個基于FPGA的開環(huán)控制器對電網(wǎng)電壓進行精確同步和定時，以產(chǎn)生觸發(fā)脈沖。本實用新型在其工作范圍內(nèi)具有響應速度快，電流諧波小，晶閘管比開關管價格低且易于實現(xiàn)的優(yōu)點。
文檔編號H02J3/38GK2882076SQ20062002278
公開日2007年3月21日 申請日期2006年2月24日 優(yōu)先權日2006年2月24日
發(fā)明者陳建業(yè), 宋珊, 王贊基 申請人:清華大學