基于FPGA的静态无功补偿装置(SVC).pdf

基于FPGA的静态无功补偿装置（SVC）是一种运用现代电子技术改善电力系统性能的设备，主要利用现场可编程门阵列（FPGA）技术来实现静态无功功率的补偿。FPGA是一种可编程的芯片，能够通过编程实现特定的硬件功能。在SVC中，FPGA的作用是快速、精确地执行控制算法，以维持电力系统的稳定运行。 本文档提及的LabVIEW是一种图形化编程语言，通常用于数据采集、仪器控制以及工业自动化。LabVIEW在SVC控制系统中用于编写PPL环节的程序，这是静态无功补偿装置中的一个关键控制环节。PPL环节前后面板以及程序框图的设计都可在LabVIEW环境下完成，从而实现对电压的实时监测和调节。 SVC的核心功能之一是电压测量，文中提到的NI9215模块即用于此目的，它可以测量三相母线电压和三相负载电流，并进行实时数据的采集。而电压调节器则根据测量值与设定的电压参考值（Vref）之间的差异，计算出为了保持母线电压恒定所需要的并联电纳值B。 在SVC系统中，TSC（Thyristor Switched Capacitors）和TCR（Thyristor Controlled Reactors）是两种常见的补偿元件。TSC通过晶闸管投切电容器的方式来补偿无功功率，而TCR则通过调节晶闸管控制的电感器来实现动态补偿。FPGA控制环节中“分配环节”决定TSC和TCR是否需要投切，并计算出合适的“点火角”，即晶闸管的触发角度。 整个SVC系统的关键在于同步单元，通常使用锁相环（PLL）来确保系统跟踪次级电压，并与工频同步。通过PLL技术，可以确保在不同的相位给晶闸管发出控制脉冲，从而精确地控制TSC和TCR的运行状态。 CompactRIO是由美国国家仪器（National Instruments，简称NI）推出的模块化硬件平台，其上集成了FPGA，并配合使用LabVIEW软件平台，能够显著缩短开发时间。本文档中提到的工程师们选择NI CompactRIO平台来实现SVC的控制，主要是因为其能够有效地结合模拟输入模块（如NI9215）和高速数字I/O模块（如NI9401、NI9403），从而完成从数据采集到脉冲控制的全过程。这不仅提高了系统的稳定性，还加快了控制器的市场上市时间。 客户反馈部分强调了由上海聚星仪器协助，使用NI CompactRIO平台开发的SVC控制器与以往使用DSP开发板的方法相比，不仅提高了系统稳定性，而且缩短了算法开发时间。随着控制器的现场安装和运行，系统稳定性得到了大幅度提升，且该控制器已被销售至多套。 文档中还提供了几篇参考文献，这些文献涉及SVC、SVC控制器研究、静止无功发生器的控制方法、锁相环技术以及LabVIEW的帮助手册等。这些参考文献均为专业领域的学术资料，为本篇文档提供了理论和技术的支持。