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(duì)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(bǔ)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(shí)產(chǎn)生的涌流和過電壓，在切除電容器組時(shí)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(jī)作為主控

2、芯片。它們的共同特點(diǎn)是信號(hào)處理與算法能力較強(qiáng)，但是實(shí)時(shí)性和時(shí)序控制能力較弱，且程序易受干擾。針對(duì)相控開關(guān)控制器對(duì)于運(yùn)算速度要求快，但系統(tǒng)算法卻相對(duì)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，本文提出了一種基于FPGA的同步控制系統(tǒng)。它具有實(shí)時(shí)性高、可靠性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)靈活等特點(diǎn)，適合作為相控開關(guān)系統(tǒng)的控制單元。
　　本文首先簡(jiǎn)要分析了投切三相無功補(bǔ)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(jì)部分，運(yùn)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(yùn)用Modelsim軟件完成了時(shí)序仿真，驗(yàn)證了程序功能的正確性，測(cè)量了門級(jí)延遲時(shí)間。
　　相控開關(guān)通常工作在大電流，強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境下，需要系統(tǒng)有很高的穩(wěn)定性。本文對(duì)相控開關(guān)進(jìn)行了電磁兼容設(shè)計(jì)，通過了5項(xiàng)抗擾度試驗(yàn)，提高了系統(tǒng)的可靠性。在實(shí)驗(yàn)部分，樣機(jī)在試驗(yàn)站進(jìn)行了掛網(wǎng)試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)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