相控开关又称同步开关,它是根据系统特性,对断路器预先制定控制策略,使其能够在系统的最佳相位开断或关合。相控开关技术可以有效削弱系统的暂态过程,减小绝缘损伤,提高电能质量。目前,相控真空开关主要应用在投切无功补偿电容器组领域,选相投入电容器组可以有效抑制开关关合时产生的涌流和过电压,在切除电容器组时可以提高开关的开断能力,减少触头烧损。相控真空开关的组成部分主要包括控制器和真空断路器。其中,控制器大多采用DSP或单片机作为主控芯片。它们的共同特点是信号处理与算法能力较强,但是实时性和时序控制能力较弱,且程序易受干扰。针对相控开关控制器对于运算速度要求快,但系统算法却相对简单的特点,本文提出了一种基于FPGA的同步控制系统。它具有实时性高、可靠性强、结构灵活等特点,适合作为相控开关系统的控制单元。本文首先简要分析了投切三相无功补偿电容器组的基本策略,进行了系统的方案论证。在此基础上,详细介绍了以FPGA最小系统为核心的控制器的硬件部分。在控制器的软件设计部分,运用Verilog语言在Quartus ii软件开发环境中完成了几大功能模块的编辑。最后运用Modelsim软件完成了时序仿真,验证了程序功能的正确性,测量了门级延迟时间。相控开关通常工作在大电流,强磁场环境下,需要系统有很高的稳定性。本文对相控开关进行了电磁兼容设计,通过了5项抗扰度试验,提高了系统的可靠性。在实验部分,样机在试验站进行了挂网试验。实验数据表明,投切电容器组相控真空开关有效抑制了电容器组的合闸涌流,开关相位精度控制在0.55ms以内,系统运行稳定。实验结果验证了本套样机的实用性和可靠性。