原创 【博客大赛】【原创】电力系统SVG设计方案

从手机设计转投电力行业来的第一篇方案文档，申请美信的那个ZED板活动的报告，结果没通过，还是贴一下吧，权当反面教材

tziang@hotmail.com

项目名称： 基于ZED开发板的SVG无功补偿主控系统平台  

一、 项目概述

随着工业和日常生活水平的提高，非线性用电设备在电网中大量投运，造成电网的谐波分量占比增加，导致电网损耗增加，而且影响了电网保护装置等的正常运行，因而电力系统的无功补偿和谐波治理越来越被重视，各种方案和设备便应运而生。SVG方案便是流行趋势之一

其实SVG无功补偿理论早在上世纪70年代就已经被提出来，随着近年来电力电子器件的发展和CPU处理能力的大幅提升，SVG设备才得以快速发展。

目前大多数的SVG设备设计，多采用DSP(主要实现数据的高速运算处理)+MCU(非常简单专业的人机交互和主控数据通信等)+前端后端处理的架构方案，界面通常并不是很友好开放，然而借助于ZED开发板强大的数据处理功能和丰富的外围接口，以及完善的软件开发平台，完全可以打造出一个性能优异，人机交互友好的SVG控制平台，既满足电力系统的稳定性可靠性要求，又可以实现系统的易操作性和后续升级的便利性。

二、 项目系统框架图

硬件框图：

当前的各种SVG设备的拓扑结构都是大同小异的，本项目主要是使用ZED开发板来作为SVG的控制中心模块，具体系统硬件框图如下：

图一）硬件系统框架图

简单说明下各模块功能：

电流互感器A，检测逆变补偿量是否和ZED要求的补偿量一致；

电流互感器B，检测三相电流，送给ZED处理；

电压互感器A，检测三相电压，送给ZED处理；

调理整形ABC，对互感器的输出信号进行必要的处理，送给AD输入；

ZED开发板模块，整个系统控制核心，负责数据处理，人机交互等等；

人机交互模块，负责系统的维护升级，数据搜集等等；

系统供电模块，为整个系统的外围模块供电；

电容储能模块，为逆变电路提供直流电；

IGBT控制模块，控制逆变，补偿给电网；

IGBT驱动模块，ZED的输出小信号转换成大信号驱动IGBT；

IGBT及储能模块的监控模块，将监控信息及时传送给ZED

软件框图：

软件系统部分，暂时只考虑到核心运行部分，后续的比如功能优化，人机界面等，依据项目进展情况再扩充完善，软件系统框图如下：

图二）软件系统框架图

结合硬件框图，再对软件处理流程的关键流程简要说明如下：

电流互感器B和电压互感器A测量电网的三相电流和电电压，经过调理整形B和C后经AD转换送到ZED开发板运算处理，ZED处理完采样过来的电网数据后，发出相应的指令去驱动IGBT控制模块，对电容储能模块上的直流电进行逆变，再经串联的电抗器送到电网去补偿，电流互感器A通过检测逆变的补偿量反馈给ZED，最终完成实际的补偿量和要求的补偿量一致。整个工作流程就是不断的重复上述这一过程。

三、 工作原理介绍

通俗的讲，SVG就是连接在电网上的电压源逆变器，通过实时调节逆变器输出电压的相位和幅值，可改变电路吸收或发出的无功电流，实现动态无功补偿。

SVG可以等效为幅值和相位均可控制的、与电网同频率的交流电压源，通过交流电抗器连接到电网上。

对于理想的SVG（无功率损耗），仅改变其输出电压的幅值即可调节与系统的无功交换：当输出电压小于系统电压时，SVG工作于“感性”区，吸收感性无功功率（相当于电抗器）；反之，SVG工作于“容性”区，发出感性无功功率（相当于电容器）

核心控制单元如何快速准确地处理采样过来的电流电压数据，控制执行单元去驱动IGBT逆变储能来模块补偿无功是系统稳定可靠运行的关键，也是难点。

四、 项目设计预计效果

预期1，系统的人机界面能够友好显示；

预期2，通过模拟的单相电实现简单的补偿；

预期3，对实际的三相电系统实现补偿。

五、 芯片需求

ADC芯片：  MAX11045ECB+                   数量4片

    电压基准：  MAX6064AEUR+，MAX6062AEUR+  数量各3片

-5V电源：  MAX735EPA+,MAX774ESA+         数量各3片

+5V电源：MAX1708EEE            数量4片

运放：MAX4294ESD+            数量4片

比较器：MAX9019EKA+            数量4片