近年来，随着能源短缺问题的提出，节能降耗已经是人们普遍关注的问题，设计一种能够补偿系统无功，提高电能利用率的补偿控制装置，显得十分重要也十分的必要。本文将以油田抽油机系统为研究背景，设计一种基于TSC的无功补偿装置，用来提高系统的功率因数，节约电能。该设计不但具有一定的理论研究意义，更是具有较高的实际应用价值。　　首先，为了设计良好的无功补偿装置，进行了必要的理论分析和相应的算法研究。本文以无功补偿的基本原理为基础，结合当前已有算法的优缺点，设计了符合本系统技术要求的，基于相位差检测的无功补偿算法，并进一步确定了以功率因数、最小电流以及电网电压为控制目标的TSC电容投切控制策略，为后续硬件电路和软件的设计提供了理论支持。　　其次，本文以无功补偿算法为基础，设计了以单片机 ATmega16为控制核心的，信号采集电路、信号调理电路、相位差检测电路以及外接显示和按键电路。硬件电路的设计，实现了电网特征信号的采集，为补偿算法的实现提供控制参量。特别是信号采集端低通滤波环节的设计，为信号过零点的采集扫清了障碍，确保了无功补偿算法的正常运行。良好的显示和参数调整界面的设计，使得此无功补偿装置参数调整更加灵活，实时监控更加方便。　　再次，本文以无功补偿原理和补偿算法为基础，以硬件电路设计为依托，在单片机开发软件的辅助下，实现了无功补偿算法的嵌入，包括主程序和调试模式下的程序编辑，使得整个补偿装置功能更加完善。　　最后，进行了实物实验。包括在实验室条件下的硬件电路调试实验、工厂车间供电系统的现场实验，以及油田抽油机系统的现场实验。实验结果表明，本文设计的基于TSC的无功补偿装置硬件电路和软件方面运行正常，运行在工程现场时的可靠性高，投切补偿电容的速度快，电网功率因数反应迅速，并且补偿效果良好，功率因数可提高到0.85~0.96之间，达到了提高电能质量，节省电能的目的。