1引言

　　全社會(huì)日益增長(zhǎng)的用電需求和電網(wǎng)輸配電能力的矛盾越來(lái)越突出。另外，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，在配電網(wǎng)中，一方面，多種干擾工業(yè)負(fù)荷，由于其非線性、沖擊性和不平衡的用電特性，使供電網(wǎng)的電壓波形發(fā)生畸變，引起電壓的波動(dòng)、閃變以及三相不平衡，甚至引起系統(tǒng)頻率的波動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)的電能質(zhì)量構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅；另一方面，配電網(wǎng)中的許多用電設(shè)備，例如計(jì)算機(jī)、醫(yī)用設(shè)備以及其它精密電子設(shè)備對(duì)供電系統(tǒng)的干擾更加敏感，對(duì)電能質(zhì)量提出了高可靠性、高暫態(tài)恒定性、高可控性的要求。目前，大部分用于改善和提高電能質(zhì)量的補(bǔ)償裝置都具有抑止電壓波動(dòng)與閃變的功能[1][2]，利用晶閘管技術(shù)的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置(svc)可以就地提供動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償，是解決這些問(wèn)題的經(jīng)濟(jì)有效的措施。

　　tcr＋fc型svc是svc裝置最主要的型式，它的基本構(gòu)成包括：閥組、冷卻系統(tǒng)、相控電抗器、控制系統(tǒng)、濾波器組。其中控制系統(tǒng)是svc裝置的核心，svc補(bǔ)償功能的實(shí)現(xiàn)、安全穩(wěn)定的運(yùn)行、與其它設(shè)備的協(xié)調(diào)以及人機(jī)交互都是靠控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。svc控制系統(tǒng)在出現(xiàn)的初期就基本進(jìn)入了數(shù)字化時(shí)代。但是由于電信號(hào)的瞬時(shí)值是交流信號(hào)，控制系統(tǒng)的計(jì)算任務(wù)非常繁重，早期的 微型計(jì)算機(jī)，甚至后來(lái)的16位和32位微處理器(mpu)，都無(wú)法滿足高速實(shí)時(shí)運(yùn)算的要求，因此早期的svc控制系統(tǒng)基本采用了"模擬＋數(shù)字"的方法，其主要思路是利用模擬電路實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率和有功功率的計(jì)算和濾波處理，再將結(jié)果輸入數(shù)字計(jì)算機(jī)作進(jìn)一步的處理[3][4]，模擬電路＋單片機(jī)是其中一種很典型的實(shí)現(xiàn)方案，至今在工程中仍有一定的應(yīng)用。

　　svc控制策略的實(shí)現(xiàn)受微處理器運(yùn)算性能的影響非常大，模擬和數(shù)字相結(jié)合的實(shí)現(xiàn)方案也限制了更先進(jìn)的控制策略的實(shí)　現(xiàn)，所以模擬和數(shù)字結(jié)合的svc硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)控制策略基本上是以平均功率理論為基礎(chǔ)的控制策略。這樣的硬件平臺(tái)基本上無(wú)法實(shí)現(xiàn)以矩陣運(yùn)算(坐標(biāo)變換)為基礎(chǔ)的瞬時(shí)補(bǔ)償算法。

　　為提高svc控制系統(tǒng)的性能和可靠性，在浙江大學(xué)、清華大學(xué)和siemens a&d的支持下，順特電氣有限公司基于simatic-tdc/simadyn-d的基礎(chǔ)上率先研發(fā)出了適用于惡劣工業(yè)環(huán)境下的高性能、高可靠性的svc控制系統(tǒng)，并在實(shí)際工程中得到了成功的應(yīng)用。

2 svc控制系統(tǒng)構(gòu)成

　　simatic-tdc控制器是siemens公司近年來(lái)在simadyn-d的基礎(chǔ)上推出的新一代工業(yè)控制系統(tǒng)，目前，該控制系統(tǒng)已在大容量交-直流傳動(dòng)得到了一定的應(yīng)用，已成為siemens公司在工業(yè)控制領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大型系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制的主推產(chǎn)品。與simadyn-d類(lèi)似，simatic-tdc控制系統(tǒng)采用多cpu并行處理結(jié)構(gòu)，它的信號(hào)處理和算術(shù)運(yùn)算能力十分強(qiáng)大，處理器模板采用了64位risc處理器，基本采樣時(shí)間達(dá)到了μs級(jí)。simatic-tdc采用了自由組態(tài)、模塊化的設(shè)計(jì)思想，使得系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)便于擴(kuò)展。系統(tǒng)可以快速實(shí)現(xiàn)閉環(huán)和開(kāi)環(huán)控制，算術(shù)運(yùn)算以及系統(tǒng)監(jiān)視和信號(hào)通信等功能。simatic-tdc擁有一套完整的模塊化的硬件和軟件設(shè)計(jì)思想模式，能夠保證硬件可以廣泛地滿足各種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。每個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立的插件板可以直接插入獨(dú)立的控制單元。simatic-tdc尤其適用于相關(guān)聯(lián)的大動(dòng)力及高精度的控制系統(tǒng)，適合于不同的交流、直流調(diào)速系統(tǒng)以及電力系統(tǒng)的控制和保護(hù)系統(tǒng)。

　　與simadyn-d比較起來(lái)，simatic-tdc的性能更加卓越。與simadyn-d最大的區(qū)別是，simatic-tdc采用了符合vmebus標(biāo)準(zhǔn)的64位總線，總線速度大幅度提高，因此不再有l(wèi)-bus和c-bus的區(qū)別。simatic-tdc系統(tǒng)采用step/cfc組態(tài)語(yǔ)言，計(jì)算機(jī)用戶界面十分的友好，易于操作和掌握，適合于從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的控制系統(tǒng)的要求。簡(jiǎn)單任務(wù)可以組態(tài)在一個(gè)功能包中，較復(fù)雜的任務(wù)則由幾個(gè)功能包共同來(lái)完成。對(duì)于復(fù)雜的功能，是由幾個(gè)過(guò)程處理器組合在一個(gè)simatic-tdc控制單元中來(lái)完成。更高級(jí)的系統(tǒng)可由幾個(gè)simatic-tdc控制單元組合在一起，通過(guò)通訊線連接交換數(shù)據(jù)而達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

　　simatic-tdc采用的是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(固定時(shí)隙25μs)，采樣速度很快(最短100μs)，其中a/d采樣轉(zhuǎn)換時(shí)間約為20μs，d/a轉(zhuǎn)換輸出時(shí)間為4μs，d/i和d/o延時(shí)時(shí)間均為100μs，測(cè)試證明完全滿足在0.5ms內(nèi)完成從采集、計(jì)算到控制信號(hào)輸出的要求。強(qiáng)大的循環(huán)處理，高達(dá)5種采樣時(shí)間(t1~t5)，能夠進(jìn)行處理周期性中斷(t0)和非周期性中斷(i1~i8八級(jí)中斷)任務(wù)�；诨静蓸訒r(shí)間t0，可以定義5種采樣時(shí)間的周期中斷任務(wù)(t1~t5)以處理不同實(shí)時(shí)性要求的任務(wù)，其中t1~t5與t0的關(guān)系是：

t_i = t0 * 2^j

　　式中：1≤i≤5，0≤j≤15。該控制系統(tǒng)超高的采樣速度，超快的運(yùn)算速度，超強(qiáng)的計(jì)算能力，從而保證svc控制器響應(yīng)時(shí)間只受數(shù)字濾波器限制