基于單片機(jī)無(wú)功功率的補(bǔ)償控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文1

1、TAGS: 控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文 補(bǔ)償 功率 基于 無(wú)功 電壓 容    目錄 摘要I AbstractII 第1章緒論1 1.1單片機(jī)的特點(diǎn)，發(fā)展及應(yīng)用1 1.2基于單片機(jī)控制無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)拈_(kāi)發(fā)背景3 1.3單片機(jī)在無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)狀    41.4 無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑瓌t、目的和負(fù)荷補(bǔ)償    41.5無(wú)功補(bǔ)償裝置的發(fā)展    5第2章 無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)幕驹?#160;   82.1無(wú)

2、功功率的主要影響    82.2 無(wú)功功率和功率因數(shù)的一般概念    82.2.1 正弦電路無(wú)功功率和功率因數(shù)    82.2.2非正弦電路無(wú)功功率和功率因數(shù)    92.3無(wú)功功率補(bǔ)償    92.4電壓補(bǔ)償作用    112.3電壓無(wú)功綜合控制裝置    122.4負(fù)荷及系統(tǒng)諧波問(wèn)題 

3、   142.4.1電網(wǎng)諧波的產(chǎn)生    142.4.2電網(wǎng)諧波的危害    14第3章  功率因素動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)與實(shí)現(xiàn)    163.1系統(tǒng)控制方式的確定    163.2信號(hào)檢測(cè)方式研究    163.3補(bǔ)償裝置中的補(bǔ)償電容接線方式    193.4補(bǔ)償電容器組的分組方式   

4、; 203.5電容器組的投入時(shí)刻的確定    21第4章 控制方案的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)    234.1.引言    234.2設(shè)計(jì)任務(wù)    234.3主電路設(shè)計(jì)    244.4.主控制器芯片的選取    254.4.1MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳功能    254.4.2單片機(jī)最小系統(tǒng)構(gòu)成

5、60;   274.5.硬件設(shè)計(jì)    304.5.1.模擬信號(hào)輸入處理單元    304.5.2. C51系統(tǒng)模塊    354.5.3.執(zhí)行單元    374.6&n<優(yōu)麥電子商務(wù)論文>bsp;軟件設(shè)計(jì)    404.6.1主程序    404.6.2.電容器投切原則  &#

6、160; 424.6.3.中斷程序    434.7.可靠性、抗擾性設(shè)計(jì)    474.7.1硬件抗干擾    474.7.2軟件抗干擾    47結(jié)論    50致謝    51參考文獻(xiàn)    52基于單片機(jī)無(wú)功功率的補(bǔ)償控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘  要：經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展對(duì)能源供應(yīng)提出了越來(lái)越高

7、的要求。同時(shí)，為適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)，能源必須得到有效和充分的利用。電力系統(tǒng)中的無(wú)功沖擊和諧波作為一種 "電網(wǎng)污染"，嚴(yán)重影響了電力系統(tǒng)中各種設(shè)備的正常運(yùn)行，在造成能源浪費(fèi)的同時(shí)，對(duì)電網(wǎng)的安全構(gòu)成隱患。       無(wú)功補(bǔ)償是提高系統(tǒng)運(yùn)行電壓、減小網(wǎng)損、提高系統(tǒng)穩(wěn)定水平的有效手段。本文分析了無(wú)功功率的產(chǎn)生和危害，回顧了無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，并對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行了全面地分析和比較。討論了瞬時(shí)無(wú)功功率理論和基于單片機(jī)控制技術(shù)，在此基礎(chǔ)上探討了數(shù)字化SVC靜止補(bǔ)償裝置的設(shè)計(jì)。

8、0; 本文核心內(nèi)容闡述了無(wú)功補(bǔ)償裝置的控制原理、基于單片機(jī)的處理控制系統(tǒng)、系統(tǒng)數(shù)字化控制技術(shù)，主要包括了電容器組的投切策略、采樣頻率的選取、觸發(fā)脈沖的形成等，并對(duì)實(shí)現(xiàn)主、副控硬件電路、輔助外圍功能電路做了詳細(xì)的論述。最后根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況，分析了補(bǔ)償裝置功能的實(shí)現(xiàn)，提出了該類無(wú)功補(bǔ)償裝置的不足之處和改進(jìn)提高的方法。關(guān)鍵詞:無(wú)功功率，諧波濾波，靜止無(wú)功補(bǔ)償，單片機(jī)，瞬時(shí)無(wú)功功率理論Design For VAR Compensation System Focuses on MCU Abstract：With&#

9、160;rapid progress has been got in economic construction, there is&nbs基于單片機(jī)無(wú)功功率的補(bǔ)償控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文1_第2頁(yè)TAGS: 控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文 補(bǔ)償 功率 基于 無(wú)功 電壓 容    p;higherandhigherdemandforenergysupply.Furthermoreenergyshouldbeusedmoreeffectiveandsufficient

10、togeartonation'slastingdevelopingstrategy.VARandharmonichas became serious pollution in circuit, it results in abnormal working of various equipments in electric system.   VAR compensation ha

11、s been proved an effective measure to reduce electric circuit loss and to increase working-system stable level. In this paper, it analyzes source and harmness of VAR,

12、0;then looks back to the development of VAR compensation, then compares different modern VAR compensation technology.It elaborates Instantaneous Reactive Power Theory and technology, ex

13、pounds digital SVC design. The core content focuses on MCU based classed digital control system. It clarifies tactics on TSC controlling, choosing of sampling frequency, etc.&

14、#160;The design of main and auxiliary digital control circuit is discussed in detail, too. In the end, it gives weakness in this SVC system and inquires into improve

15、ment according to practical apply property.Key Words: VAR, Harmonic Filter, SVC,MCU, Instantaneous Reactive Power Theory第1章  緒論1.1 單片機(jī)<優(yōu)麥電子商務(wù)論文>的特點(diǎn)，發(fā)展及應(yīng)用    自單片機(jī)出現(xiàn)至今，單片機(jī)技術(shù)已走過(guò)了近20年的發(fā)展路程?？v觀20

16、年來(lái)單片機(jī)發(fā)展里程可以看出，單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展以微處理器（MPU）技術(shù)及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展為先導(dǎo)，以廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域拉動(dòng)，表現(xiàn)出較微處理器更具個(gè)性的發(fā)展趨勢(shì)。1. 單片機(jī)長(zhǎng)壽命    這里所說(shuō)的長(zhǎng)壽命，一方面指用單片機(jī)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品可以穩(wěn)定可靠地工作10年，20年，另一方面是指與微處理器相比的長(zhǎng)壽命。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，MPU更新?lián)Q代的速度越來(lái)越快，以386、486、586為代表的MPU，很短的時(shí)間內(nèi)就被淘汰出局，而傳統(tǒng)的單片機(jī)如68HC05、8051等年齡已有15歲，產(chǎn)量仍是上升的。這一方面是由于其對(duì)相應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域的適應(yīng)性，另一方面是由于

17、以該類CPU為核心，集成以更多I/O功能模塊的新單片機(jī)系列層出不窮?？梢灶A(yù)見(jiàn)，一些成功上市的相對(duì)年輕的CPU核心，也會(huì)隨著I/O功能模塊的不斷豐富，有著相當(dāng)長(zhǎng)的生存周期。新的CPU類型的加盟，使單片機(jī)隊(duì)伍不斷壯大，給用戶帶來(lái)了更多的選擇余地。2. 8位、16位、32位單片機(jī)共同發(fā)展    這是單片機(jī)技術(shù)發(fā)展的另一個(gè)動(dòng)向。長(zhǎng)期以來(lái)，單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展是以8位機(jī)為主的。隨著移動(dòng)通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)等高科技產(chǎn)品進(jìn)入家庭，32位單片機(jī)應(yīng)用得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。以MOTOROLA68k為CPU的32位單片機(jī)為例，1997年的銷(xiāo)售量達(dá)8千萬(wàn)枚。過(guò)去認(rèn)為由于

18、8位單片機(jī)功能越來(lái)越強(qiáng)，32位機(jī)越來(lái)越便宜，使16位單片機(jī)生存空間有限，而16位單片機(jī)的發(fā)展無(wú)論從品種和產(chǎn)量方面，近年來(lái)都有較大幅度的增長(zhǎng)。3. 單片機(jī)的速度越來(lái)越快    MPU發(fā)展中表現(xiàn)出來(lái)的速度越來(lái)越快是以時(shí)鐘頻率越來(lái)越高為標(biāo)志的。而單片機(jī)則有所不同，為提高單片機(jī)抗干擾能力，降低噪聲，降低時(shí)鐘頻率而不犧牲運(yùn)算速度是單片機(jī)技術(shù)發(fā)展之追求。一些8051單片機(jī)兼容廠商改善了單片機(jī)的內(nèi)部時(shí)序，在不提高時(shí)鐘頻率的條件下，使運(yùn)算速度提高了許多。MOTOROLA單片機(jī)則使用了鎖相環(huán)技術(shù)或內(nèi)部倍頻技術(shù)使內(nèi)部總線速度大大高于時(shí)鐘頻率。68HC08單片機(jī)使用

19、4.9M外部振蕩器而內(nèi)部時(shí)鐘達(dá)32MHz，而M68K系列32位單片機(jī)使用32K的外部振蕩頻率，內(nèi)部時(shí)鐘可達(dá)16MHz以上。4. 低電壓與低功耗    基于單片機(jī)無(wú)功功率的補(bǔ)償控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文1_第3頁(yè)TAGS: 控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文 補(bǔ)償 功率 基于 無(wú)功 電壓 容    自80年代中期以來(lái)，NMOS工藝單片機(jī)逐漸被CMOS工藝所代替，功耗得以大幅度下降，隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)由3um工藝發(fā)展1.5、1.2、0.8、0.5、0.35進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了0.2um工藝，全靜態(tài)設(shè)計(jì)使時(shí)鐘頻率從直流電到數(shù)十M

20、Hz任選，都使功耗不斷下降。MOTOROLA最近推出任選的M.CORE可在1.8V電壓下以50MHz/48MIPS全速工作，功率約為20mW。幾乎所有的單片機(jī)都有Wait、Stop等省電運(yùn)行方式。允許使用的電源電壓范圍也越來(lái)越寬。一般單片機(jī)都能在36V范圍內(nèi)工作，對(duì)電池供電的單片機(jī)不再需要對(duì)電源采取穩(wěn)壓措施。低電壓供電的單片機(jī)電源下限已由2.7V降至2.2V、1.8V。0.9V供電的單片機(jī)已經(jīng)問(wèn)世。5. 低噪聲與高可靠性技術(shù)為提高單片機(jī)系統(tǒng)的抗電磁干擾能力，使產(chǎn)品能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，滿足電磁兼容性方面更高標(biāo)準(zhǔn)的要求，各單片機(jī)商家在單片機(jī)內(nèi)部電路中采取了一些新的技術(shù)措施。如美國(guó)國(guó)家半

21、導(dǎo)體NS的COP8單片機(jī)內(nèi)部增加了抗EMI電路，增強(qiáng)了"看門(mén)狗"的性能。MOTOROLA也推出了低噪聲的LN系列單片機(jī)。6. OTP與掩膜    OTP是一次性寫(xiě)入的單片機(jī)。過(guò)去認(rèn)為一個(gè)單片機(jī)產(chǎn)品的成熟是以投產(chǎn)掩膜型單片機(jī)為標(biāo)志的。由于掩膜需要一定的生產(chǎn)周期，而OTP型單片機(jī)價(jià)格不斷下降，使得近年來(lái)直接使用OTP完成最終產(chǎn)品制造更為流行。它較之掩膜具有生產(chǎn)周期短、風(fēng)險(xiǎn)小的特點(diǎn)。近年來(lái)，OTP型單片機(jī)需量大幅度上揚(yáng)，為適應(yīng)這種需求許多單片機(jī)都采用了在片編程技術(shù)（In system Programming）。

22、未編程的OTP芯片可采用裸片Bonding技術(shù)或表面貼裝技術(shù)，先焊在印刷板上，然后通過(guò)單片機(jī)上的編程線、串行數(shù)據(jù)、時(shí)鐘線等對(duì)單片機(jī)編程，解決了批量寫(xiě)OTP芯片時(shí)容易出現(xiàn)的芯片與寫(xiě)入器接觸不好的問(wèn)題，使OTP的裸片得以廣泛應(yīng)用，降低了產(chǎn)品的成本。編程線與I/O線共用，不增加單片機(jī)的額外引腳。而一些生產(chǎn)廠商推出的單片機(jī)不再有掩膜型，全部為有ISP功能的OTP。7. MTP向OTP挑戰(zhàn)MTP是可多次編程的意思。一些單片機(jī)廠商以MTP的性能、OTP的價(jià)位推出他們的單片機(jī)，如ATMEL AVR單片機(jī)，片內(nèi)采用FLASH，可多次編程。華幫公司生產(chǎn)的8051兼容的單片機(jī)也采用了MTP性能

23、，OTP的價(jià)位。這些單片機(jī)都使用了ISP技術(shù)，等安裝到印刷板線路板上以后再下載程序。<<優(yōu)麥電子商務(wù)論文>br />1.2基于單片機(jī)控制無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)拈_(kāi)發(fā)背景隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，對(duì)能源需求提出了越來(lái)越高的要求。同時(shí)，為適應(yīng)國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求，提高能源利用率，降低生產(chǎn)成本受到企業(yè)的高度關(guān)注。電力是我國(guó)主要的二次能源。隨著電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電力線路、電力變壓器以及用戶的用電設(shè)備，構(gòu)成了電力系統(tǒng)中先天性存在著的大量的無(wú)功負(fù)荷。系統(tǒng)運(yùn)行中，大量的無(wú)功功率嚴(yán)重降低了系統(tǒng)的功率因數(shù)，增大了線路的電壓損失和電能損耗，嚴(yán)重影響著能源、制造等相關(guān)行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。無(wú)功功率對(duì)

24、供電系統(tǒng)和負(fù)荷的運(yùn)行都是十分重要的。當(dāng)無(wú)功功率不足時(shí)，將降低發(fā)電機(jī)的有功功率輸出，使電源設(shè)備的利用率下降，而且使電力線路的電壓損失加大，造成電能質(zhì)量下降，還使供電系統(tǒng)損耗加大，造成了能源的損失。電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗主要是電感性的，因此，簡(jiǎn)單的說(shuō)，為了輸送有功功率，就要求送電端和受電端的電壓有一相位差，這在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn);而為了輸送無(wú)功功率，則要求兩端電壓有一幅值差，這只能在很窄的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)。不僅大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)元件消耗無(wú)功功率，大多數(shù)負(fù)荷也消耗無(wú)功功率。顯然，這些無(wú)功功率如果都要由發(fā)電機(jī)提供并經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離傳送是不合理的，通常也是不可能的1。解決這些問(wèn)題的一個(gè)有效措施就是進(jìn)行無(wú)功優(yōu)化補(bǔ)償，提高

25、整個(gè)供、配、用電系統(tǒng)的功率因數(shù)。這不僅能提高供電設(shè)備的供電能力，而且可以降低電力系統(tǒng)的電壓損失，減少電壓波動(dòng)，改善電能質(zhì)量，降低損耗，從而節(jié)省電能，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益?；趩纹瑱C(jī)控制無(wú)功功率補(bǔ)償具有廣闊的前景，由于單片機(jī)具有許多優(yōu)點(diǎn)（由上1.1可知），無(wú)功優(yōu)化可以分為自動(dòng)化系統(tǒng)高級(jí)應(yīng)用軟件無(wú)功優(yōu)化和自動(dòng)控制裝置無(wú)功優(yōu)化。軟件無(wú)功優(yōu)化是在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)負(fù)荷給定的情況下，通過(guò)調(diào)節(jié)控制變量使系統(tǒng)在滿足各種約束條件下網(wǎng)損達(dá)到最小。而裝置無(wú)功優(yōu)化則是控制調(diào)壓設(shè)備使電壓和功率因數(shù)盡可能回到合格區(qū)域內(nèi)，或安裝補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償系統(tǒng)內(nèi)的感性或容性負(fù)荷，達(dá)到無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔?。通過(guò)無(wú)功優(yōu)化不僅使全網(wǎng)電壓在額定值附近

26、運(yùn)行，而且能取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，使電能質(zhì)量、系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性完美的結(jié)合在一起2。1.3 單片機(jī)在無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)狀無(wú)功補(bǔ)基于單片機(jī)無(wú)功功率的補(bǔ)償控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文1_第4頁(yè)TAGS: 控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文 補(bǔ)償 功率 基于 無(wú)功 電壓 容    償是涉及電力電子技術(shù)、電力技術(shù)、電氣自動(dòng)化技術(shù)、電工理論等領(lǐng)域的重大課題。大型電機(jī)和電力電子裝置的應(yīng)用日益廣泛，使得無(wú)功問(wèn)題引起人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。 現(xiàn)在應(yīng)用最為廣泛的是產(chǎn)生于20世紀(jì)70年代的靜止無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)。該技術(shù)經(jīng)過(guò)30多年的探索與發(fā)展，經(jīng)歷了一個(gè)不斷創(chuàng)新、發(fā)展完善的過(guò)程

27、。靜止無(wú)功補(bǔ)償是指用靜止開(kāi)關(guān)投切電容器或電抗器，使其具有吸收或發(fā)出無(wú)功的能力，達(dá)到提高系統(tǒng)的功率因數(shù)、穩(wěn)定系統(tǒng)電壓、抑制系統(tǒng)振蕩等功能。目前，這種靜止開(kāi)關(guān)主要分為斷路器和電力電子開(kāi)關(guān)兩類。使用斷路器作為接觸器的開(kāi)關(guān)速度較慢，約為10-30s，不可能快速跟蹤負(fù)荷無(wú)功功率的變化，而且投切電容器時(shí)可能會(huì)引起嚴(yán)重的沖擊電流和操作過(guò)電壓，不但容易造成接觸點(diǎn)燒焊，而且可能使補(bǔ)償電容器內(nèi)部擊穿，而且維修困難3。目前，無(wú)功補(bǔ)償裝置一般專指使用晶閘管的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，主要有以下三種類型:1. 具有飽和電抗器的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置(SR:  Saturated Reactor&#

28、160;) 2. 晶閘管控制電抗器(TCR: Thyristor Control Reactor Switch Capacitor)、晶閘管投切電容器(TSC:  Thyristor Control Capacitor)統(tǒng)稱為5VC:  Static Var Compensator;3. 采用自換相變流技術(shù)的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置-高級(jí)靜止無(wú)功發(fā)生器ASVG:  Advanced Static Var&

29、#160;Generatoro    電力電子技術(shù)飛速發(fā)展，也促進(jìn)了無(wú)功補(bǔ)償方面的研究與應(yīng)用。新型電力電子器件在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，如交流無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)SCR. GTR, GTO等取代繼電器作為投切開(kāi)關(guān)，速度可以提高500倍，對(duì)任何參數(shù)，無(wú)功補(bǔ)償都可以在一個(gè)周波內(nèi)完成，更可以進(jìn)行分相靈活調(diào)節(jié)?，F(xiàn)在，世界上工業(yè)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家，其電網(wǎng)功率因數(shù)都比較高:美國(guó)電力主網(wǎng)設(shè)備的功率因數(shù)己接近于1，原蘇聯(lián)法律規(guī)定功率因數(shù)應(yīng)大于0.92，日本、加拿大等國(guó)建立了全國(guó)性的無(wú)功管理委員會(huì)，研究無(wú)功補(bǔ)償方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。因此，大力提高供、用電系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低

30、無(wú)功造成的損耗，充分發(fā)揮電力設(shè)備的效能，是當(dāng)前我國(guó)電力及制造行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。1.4 無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑瓌t、目的和負(fù)荷補(bǔ)<優(yōu)麥電子商務(wù)論文>償    為了使無(wú)功補(bǔ)償投資能取得最佳的綜合效益，應(yīng)遵循這樣的原則:全面規(guī)劃、合理布局、分級(jí)補(bǔ)償、就地平衡。    無(wú)功補(bǔ)償包括兩個(gè)方面:一是對(duì)輸配電系統(tǒng)，即線路補(bǔ)償;二是對(duì)負(fù)荷的補(bǔ)償。低壓電網(wǎng)負(fù)荷補(bǔ)償是電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償中重要的組成部分，它著重于在負(fù)荷端對(duì)負(fù)荷消耗的無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償。對(duì)于大負(fù)荷用電企業(yè)，按照無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆N類又分為高壓集中補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償和低壓就地補(bǔ)

31、償。在補(bǔ)償容量相等的情況下，低壓就地補(bǔ)償減低線損最有效，其原因是這種方法就地補(bǔ)償了負(fù)荷的感性部分，使流經(jīng)線路和變壓器上的無(wú)功電流大大減小，顯然此種方法所取得的經(jīng)濟(jì)效益最佳。    負(fù)荷補(bǔ)償?shù)哪康挠幸韵氯c(diǎn):一是提高功率因數(shù)、減少損耗，盡量提高本單位的功率因數(shù)以求減少電費(fèi)支出(電能價(jià)格與功率因數(shù)有關(guān));二是改善電壓調(diào)節(jié);三是負(fù)荷平衡。    負(fù)荷補(bǔ)償是一個(gè)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，因?yàn)樵谖覈?guó)，電價(jià)是同功率因數(shù)有關(guān)的。目前，我國(guó)關(guān)于無(wú)功和電壓的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有:GB 12325-90電能質(zhì)量供電電壓容許偏差、GB 123

32、26-90電能質(zhì)量電壓容許波動(dòng)和閃變、GB/T15543-1995電能質(zhì)量三相電壓容許不平衡度等。國(guó)家制定以上標(biāo)準(zhǔn)，從發(fā)電、供電、用電各方面對(duì)無(wú)功、電壓提出了明確要求。對(duì)大型工業(yè)負(fù)荷來(lái)講，如果未經(jīng)補(bǔ)償時(shí)功率因數(shù)小于0.8，則進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償是有較好經(jīng)濟(jì)收益的。理論上說(shuō)，無(wú)功功率的補(bǔ)償包括對(duì)基波無(wú)功功率的補(bǔ)償和對(duì)諧波無(wú)功功率的補(bǔ)償。因此，在設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)，應(yīng)該把除基波有功分量以外的所有諧波和基波無(wú)功都補(bǔ)償?shù)?。然而，在?shí)際工程應(yīng)用中，考慮到基波無(wú)功在所有無(wú)功損耗中的絕對(duì)比重，為了降低開(kāi)關(guān)頻率，提高系統(tǒng)容量，可以采用主要補(bǔ)償基波無(wú)功的方式4。1.5無(wú)功補(bǔ)償裝置的發(fā)展解決電力電子裝置產(chǎn)生的低功率因數(shù)

33、問(wèn)題不外乎兩種途徑:一種是對(duì)電力電子裝置本身進(jìn)行改進(jìn)，使其不產(chǎn)生諧波也不消耗無(wú)功功率，或根據(jù)需要對(duì)其功率因數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié);另一種是裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置，如無(wú)功功率補(bǔ)償器等，設(shè)法對(duì)無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償。前一種方法需要對(duì)現(xiàn)有電力電子設(shè)備進(jìn)行大規(guī)模更新，代價(jià)較大，并且只適用于作為主要諧波源的電力電子裝置，因此有一定的局限性。而后一種方法則適基于單片機(jī)無(wú)功功率的補(bǔ)償控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文1_第5頁(yè)TAGS: 控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文 補(bǔ)償 功率 基于 無(wú)功 電壓 容    用于各種諧波源和低功率因數(shù)設(shè)備，并且方法簡(jiǎn)單，己得到廣泛應(yīng)用5。 目前，采用較為廣泛的無(wú)功補(bǔ)償方式主要有以

34、下幾種 1.同步調(diào)相機(jī) 同步調(diào)相機(jī)是早期無(wú)功補(bǔ)償裝置的典型代表。同步調(diào)相機(jī)不僅能補(bǔ)償固定的無(wú)功功率，而且對(duì)變化的無(wú)功功率也能進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。在過(guò)勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，它向系統(tǒng)供給感性無(wú)功功率，提高系統(tǒng)電壓;在欠勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，從系統(tǒng)吸收感性無(wú)功功率，降低系統(tǒng)電壓。至今在無(wú)功補(bǔ)償領(lǐng)域中這種裝置還在使用，但其運(yùn)行維護(hù)比較復(fù)雜，且總體上說(shuō)這種補(bǔ)償手段已顯落后。2. 并聯(lián)電容器設(shè)置無(wú)功補(bǔ)償電容器是補(bǔ)償無(wú)功功率的傳統(tǒng)方法之一，目前在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。這種方法有集中補(bǔ)償、分散補(bǔ)償、就地補(bǔ)償三種方式。設(shè)置并聯(lián)電容器補(bǔ)償無(wú)功功率具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)方便等優(yōu)點(diǎn)。但由于電容器供給的無(wú)功功率與節(jié)點(diǎn)電壓成正比，當(dāng)節(jié)點(diǎn)電壓下

35、降時(shí)，供給無(wú)功反而減少，其無(wú)功功率調(diào)節(jié)性能較差。但其維護(hù)比較方便，裝設(shè)容量可大可小，即可集中使用、又可分散裝設(shè)。在國(guó)內(nèi)，補(bǔ)償無(wú)功用的最多的辦法是并聯(lián)電容器。3. 靜止無(wú)功補(bǔ)償器(Static Var Compensator, SVC)靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置(Static Compensator)或稱SVC，是相對(duì)于調(diào)相機(jī)而言的一種利用電容器和各種類型的電抗器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償(可提供可變動(dòng)的容性或感性無(wú)功)的裝置，簡(jiǎn)稱靜補(bǔ)裝置或靜止補(bǔ)償器。1967年，第一臺(tái)靜補(bǔ)裝置在英國(guó)研制成功以后，受到世界各國(guó)的廣泛重視，西德、美國(guó)、日本、瑞典、比利時(shí)、蘇聯(lián)等國(guó)竟先研制

36、、大力推廣，使得靜止補(bǔ)償裝置比調(diào)相機(jī)具有更大的競(jìng)爭(zhēng)力，廣泛用于電力、鐵道、科研等部門(mén)，成為補(bǔ)償無(wú)功、電壓調(diào)整、提高功率因數(shù)、限制系統(tǒng)過(guò)電壓、改善運(yùn)行條件的有效設(shè)備。隨著柔性交流輸電(FACTS，概念的提出，特別是電力電子技術(shù)得到長(zhǎng)足發(fā)展以后，靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVC)有了很好的發(fā)展。在工業(yè)界，靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置通常是專指使用晶閘管的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置，它包括晶閘管投切電容器 (Thyristor Switched Capacitor)和晶閘管控制電抗器(Thyristor Controlled Reactor)以及兩者的混合裝置(TSC+TCR)等

37、裝置。下面主要介紹一下TCR和TSC的基本原理6。(1) 晶閘管控制電抗器(TCR)靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置。<優(yōu)麥電子商務(wù)論文>TCR的電路原理圖如右圖1-1所示。晶閘管觸發(fā)延遲角的有效延遲范圍為  90°180°。連續(xù)調(diào)節(jié)，電抗器的電流  從額定到0連續(xù)可變。=90°時(shí)，晶閘 管完全導(dǎo)通，導(dǎo)通角=180°，此時(shí)電抗器吸收的無(wú)功電流最大。             

38、;                                      圖1.1 TCR的電路原理圖可知增大觸發(fā)角即可增大補(bǔ)償器的等效導(dǎo)納，這樣就會(huì)減小補(bǔ)償電流的基波分量，所以通過(guò)改變觸發(fā)延遲角的大小，就

39、可以調(diào)節(jié)補(bǔ)償裝置所吸收的無(wú)功分量，達(dá)到調(diào)整無(wú)功功率的效果。由于單獨(dú)的TCR只能吸收無(wú)功功率，而不能產(chǎn)生無(wú)功功率，因此往往與并聯(lián)電容器配合使用。根據(jù)投切電容器元件的不同，又可分為T(mén)CR與固定電容器配合使用的靜止無(wú)功補(bǔ)償器(TCR+FC型SVC)，TCR與斷路器投切電容器配合使用的靜止無(wú)功補(bǔ)償器(TCR十MSC型SVC)，TCR與晶閘管投切電容器配合使用的靜止無(wú)功補(bǔ)償器(TCR+TSC型SVC)。這種具有TCR型的補(bǔ)償器反應(yīng)速度快，靈活性大，目前在輸電系統(tǒng)和工業(yè)企業(yè)中應(yīng)用最為廣泛。但頻繁投切是其不可忽視的缺點(diǎn)。(2) 晶閘管投切電容器(TSC)靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置為了解決TCR與電容器組的頻

40、繁投切問(wèn)題，TSC裝置應(yīng)運(yùn)而生。其單相電路原理圖如圖1-2所示。其中的兩個(gè)反并聯(lián)晶閘管只是起將電容器并入電網(wǎng)或從電網(wǎng)斷開(kāi)的作用，而串聯(lián)的小電感只是用來(lái)抑制電容器投入電網(wǎng)時(shí)可能造成沖擊電流的。在工程實(shí)際中，一般將電容器分為幾組，每組都可由晶閘管投切。這樣可根據(jù)電網(wǎng)的需求投切， TSC實(shí)際上是斷續(xù)可     圖1.2 TSC單相電路原理圖調(diào)的吸收容性無(wú)功功率的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器。 TSC的關(guān)鍵問(wèn)題是投切電容器時(shí)刻的選取，經(jīng)過(guò)多年分析和實(shí)驗(yàn)研究，其最佳投切時(shí)刻是電源電壓與電容器預(yù)充電電壓相等的時(shí)刻。此時(shí)投切電容器，電路沖擊電

41、流為零。這種補(bǔ)償裝置為保證更好投切電容器，必須對(duì)電容器預(yù)先充電，充電結(jié)束后，再投入電容基于單片機(jī)無(wú)功功率的補(bǔ)償控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文1_第6頁(yè)TAGS: 控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文 補(bǔ)償 功率 基于 無(wú)功 電壓 容    器。 與TCR相比，TSC雖不能連續(xù)調(diào)節(jié)無(wú)功功率，但具有運(yùn)行時(shí)不產(chǎn)生諧波而且損耗小的優(yōu)點(diǎn)。因此，TSC在電力系統(tǒng)中獲得了較廣泛的應(yīng)用，而且有許多是與TCR配合使用構(gòu)成TCR+TSC混合型補(bǔ)償器。瑞典某鋼廠兩臺(tái)100t電弧爐，裝有60Mvar的TSC后。有效的使130kV的電網(wǎng)電壓保持在1.5%的波動(dòng)范圍內(nèi)。 4.新型靜止無(wú)功發(fā)生器(Adv

42、anced Static Var Generator,ASVG)使用晶閘管對(duì)電抗器進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和投切，構(gòu)成晶閘管控制電抗器(TCR)和晶閘管投切電容器(TSC)，可以根據(jù)電網(wǎng)中無(wú)功功率的狀況進(jìn)行補(bǔ)償。但在實(shí)際應(yīng)用中，SVC離不開(kāi)具有時(shí)滯特性的大容量器件，不能做到瞬時(shí)無(wú)功控制7。隨著大功率全控性晶閘管GTO和IGBT的出現(xiàn)，特別是相控技術(shù)、脈寬調(diào)制技術(shù)(PWM)，四象限變流技術(shù)的提出使得電力電子逆變技術(shù)得到快速發(fā)展，一種以此為基礎(chǔ)的更為先進(jìn)的無(wú)功補(bǔ)償裝置新型靜止無(wú)功發(fā)生器ASVG出現(xiàn)了。其基本原理就是將自換相橋式電路通過(guò)電抗器或者直接并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路

43、交流側(cè)輸出電壓的相位和幅值，就可以使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無(wú)功電流，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)哪康?。?章 無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)幕驹?.1無(wú)功功率的主要影響(1) 增加設(shè)備容量。無(wú)功功率的增加會(huì)導(dǎo)致電流增大和視在功率增加，從而使發(fā)電機(jī)、變壓器等各種電氣設(shè)備的容量和導(dǎo)線的容量增加。(2) 設(shè)備及線路損耗增加。無(wú)功功率的增加，使總電流增大，因而使設(shè)備及線路的損耗增加，這是顯而易見(jiàn)的。(3) 使線路和變壓器的電壓降增大，若是沖擊性無(wú)功功率負(fù)載，還會(huì)使電壓產(chǎn)生劇烈波動(dòng)，使供電質(zhì)量嚴(yán)重降低。(4) 功率因數(shù)降低，設(shè)備容量利用少。2.2 無(wú)功功率和功率因

44、數(shù)的一般概念2.2.1 正弦電路無(wú)功功率和功率因數(shù)     在正弦電路中，負(fù)載是線性的，電路中的電壓和電流都是正弦波。設(shè)電壓和電流可分別表示為:                                 

45、        &n<優(yōu)麥電子商務(wù)論文>bsp;                (2.1)                   (2.2) 

46、    式中-電流滯后電壓的相角。     電流i分解為和電壓同相位的分量，和比電壓滯后90°的分量。電路的有功功率P就是其平均功率，即:                              &

47、#160;                                公                 

48、                                                  

49、     (2.3)電路的無(wú)功功率定義為:                                          &#

50、160;              (2.4)   工程上，把電壓電流有效值的乘積作為電氣設(shè)備功率設(shè)計(jì)極限，這個(gè)值也就是電氣設(shè)備最大可利用容量，稱為視在功率:                     基于單片機(jī)無(wú)功功率的

51、補(bǔ)償控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文1_第7頁(yè)TAGS: 控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文 補(bǔ)償 功率 基于 無(wú)功 電壓 容    (2.5)  有功功率和視在功率的比值為功率因數(shù):                                &

52、#160;                                 (2.6)2.2.2非正弦電路無(wú)功功率和功率因數(shù)     在含有諧波的非正弦電路中，有功功率、視在功率和功率因數(shù)的定義和正弦電路相同。我們可以對(duì)

53、其進(jìn)行非正弦周期函數(shù)經(jīng)傅立葉分解，有功功率P為:                                           (2.7)  &

54、#160;  視在功率S為:                                              

55、     (2.8)     其中，,為第n次諧波電壓、電流有效值，為第n次諧波電壓與電流相角差（n=1,  2,  3.）。     含有諧波的非正弦電路中的無(wú)功功率的情況非常復(fù)雜，至今沒(méi)有被廣泛接受?？梢远x無(wú)功功率:               

56、0;                               &n<優(yōu)麥電子商務(wù)論文>bsp;            (2.9) 

57、60;   這里，無(wú)功功率Q只是反映了能量的流動(dòng)和交換，并不反映能量在負(fù)載中的消耗。在這一點(diǎn)上，它和正弦電路中無(wú)功功率最基本的物理意義是完全一致的。因此這一定義被廣泛接受。但是，這一定義對(duì)無(wú)功功率的描述是很粗糙的。它沒(méi)有區(qū)別基波電壓電流之間產(chǎn)生的無(wú)功功率、同頻率諧波電壓電流產(chǎn)生的無(wú)功功率，以及不同頻率諧波電壓和電流之間產(chǎn)生的無(wú)功功率。也就是說(shuō)，這一定義，對(duì)于諧波源和無(wú)功功率的辨識(shí)，對(duì)于理解諧波和無(wú)功功率的流動(dòng)，都缺乏明確的指導(dǎo)意義。仿照式(2-4)也可這樣定義無(wú)功功率:        

58、                                               (2.10)  

59、   這里是由同頻率電壓電流正弦波分量之間產(chǎn)生的。已沒(méi)有度量電源和負(fù)載之間能量交換幅度的物理意義了。2.3無(wú)功功率補(bǔ)償電網(wǎng)除了要負(fù)擔(dān)用電負(fù)荷的有功功率P，還要承擔(dān)負(fù)荷的無(wú)功功率Q。在電網(wǎng)的運(yùn)行中，我們希望功率因數(shù)越大越好。在有功功率無(wú)法減小的情況下，應(yīng)該盡量減小無(wú)功功率在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸。這樣，電路中的視在功率將大部分用來(lái)供給有功功率，減少無(wú)功功率的消耗8 9 10。在無(wú)功功率不足的系統(tǒng)中，首要的問(wèn)題是增加無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備。所謂的理想補(bǔ)償就是負(fù)荷的百分之百的就地補(bǔ)償。當(dāng)然，這樣的補(bǔ)償線路上的無(wú)功功率流動(dòng)最小，因此引起的功率損耗和電壓損耗也最小。但所

60、有的負(fù)荷全部就地補(bǔ)償使其功率因數(shù)為1，既無(wú)必要，也很難實(shí)現(xiàn)。無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)當(dāng)包括對(duì)基波無(wú)功功率的補(bǔ)償和對(duì)諧波無(wú)功功率的補(bǔ)償，而對(duì)諧波的補(bǔ)償就是所謂的諧波抑制。無(wú)功功率對(duì)供電系統(tǒng)和負(fù)荷的正常運(yùn)行都是十分重要的。電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗主要是感性元件，因此，通常意義上的無(wú)功補(bǔ)償就是針對(duì)感性無(wú)功的補(bǔ)償。同時(shí)，不斷變化的系統(tǒng)負(fù)荷導(dǎo)致系統(tǒng)中的無(wú)功含量的不斷波動(dòng)基于單片機(jī)無(wú)功功率的補(bǔ)償控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文1_第8頁(yè)TAGS: 控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文 補(bǔ)償 功率 基于 無(wú)功 電壓 容    ，因此對(duì)無(wú)功的補(bǔ)償是動(dòng)態(tài)的。 無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)發(fā)展主要經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段: 1.

61、同步調(diào)相機(jī) 早期的無(wú)功補(bǔ)償裝置的典型代表是同步調(diào)相機(jī)。無(wú)論對(duì)固定的無(wú)功功率還是對(duì)變化的無(wú)功功率，它都可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。同步調(diào)相機(jī)實(shí)際上是不帶機(jī)械負(fù)荷，空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)。它從電網(wǎng)中吸取少量有功功率供應(yīng)給運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的機(jī)械損耗和銅耗、鐵耗等。同步調(diào)相機(jī)有過(guò)激和欠激兩種運(yùn)行方式。過(guò)激運(yùn)行時(shí)，向系統(tǒng)提供感性無(wú)功功率，是無(wú)功電源，這是一種經(jīng)常的運(yùn)行狀態(tài);欠激運(yùn)行時(shí)，從系統(tǒng)中吸收感性無(wú)功功率，成為無(wú)功負(fù)荷。這是在系統(tǒng)負(fù)荷比較輕，無(wú)功功率過(guò)剩，電壓過(guò)高時(shí)的特殊運(yùn)行狀態(tài)。只要改變同步調(diào)相機(jī)的勵(lì)磁，就可以平滑的改變它的無(wú)功功率的大小及方向，因而可以平滑的改變所在電力網(wǎng)絡(luò)的電壓。60年以來(lái)，同步調(diào)相機(jī)在電壓和無(wú)功控

62、制中發(fā)揮了重要的作用。由于其自身的優(yōu)點(diǎn)，即在系統(tǒng)電壓下降時(shí)，靠維持或提高本身的出力，可以給系統(tǒng)提供緊急的電壓支持，所以至今仍在高壓輸電系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。但由于體積大、噪聲高、維護(hù)不方便等原因，目前在中、低壓輸電領(lǐng)域，大部分己被并聯(lián)電容器組取代。2. 并聯(lián)電容器另一種早期的應(yīng)用比較廣泛的無(wú)功補(bǔ)償裝置是并聯(lián)電容器，其成本較低，但是它只能補(bǔ)償固定的無(wú)功功率，在系統(tǒng)中有諧波時(shí)，還有可能發(fā)生并聯(lián)諧振，使諧波放大電容器因此被燒毀的事故也時(shí)有發(fā)生。并聯(lián)電容器補(bǔ)償無(wú)功功率的方式按其安裝的位置不同，通常有三種:1) 變電站集中裝設(shè)電容器組；2) 低壓負(fù)荷的就地補(bǔ)償；3)

63、0;用戶集中裝設(shè)低壓電容器組，用戶的低壓母線上裝設(shè)能自動(dòng)投切的并聯(lián)電容器成套補(bǔ)償裝置。并聯(lián)電容器傳統(tǒng)的控制方法是用機(jī)械開(kāi)關(guān)投切電容，所以它不能快速跟蹤負(fù)荷無(wú)功需求的變化，也就是不能實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)功功率的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。而隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行快速動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)男枨笤絹?lái)越迫切。2.4電壓補(bǔ)償作用在電力系統(tǒng)中，電壓和頻率是衡量電能質(zhì)量的兩個(gè)最基本、最重要的指標(biāo)。為確保電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，供電電壓和頻率必須穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)。頻率的控制與有功功率的控制密切相關(guān)，而電壓控制的重要方法之一就是對(duì)電力系統(tǒng)的無(wú)功功率進(jìn)行調(diào)控。要維持整個(gè)系<優(yōu)麥電子商務(wù)論文>統(tǒng)的電壓水平，就必須有足夠的無(wú)功電源來(lái)滿足系

64、統(tǒng)、負(fù)荷對(duì)無(wú)功功率的需求和補(bǔ)償無(wú)功功率的損耗。如果系統(tǒng)無(wú)功電源不足，則會(huì)使電網(wǎng)處于低電壓水平上的無(wú)功功率平衡，即靠降低電壓、負(fù)荷吸收無(wú)功功率的減少來(lái)彌補(bǔ)無(wú)功電源的不足。電網(wǎng)缺乏無(wú)功功率、運(yùn)行電壓低，有可能產(chǎn)生電壓不穩(wěn)定現(xiàn)象，造成電網(wǎng)電壓崩潰。同樣，如果由于電網(wǎng)缺乏調(diào)節(jié)手段使某時(shí)刻無(wú)功功率過(guò)剩，也會(huì)造成整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行電壓過(guò)高11。電壓調(diào)整定義為規(guī)定的負(fù)荷電流變化(例如從空載到滿載)所引起的供電電壓幅值變化的比例(或標(biāo)么值)。它是由負(fù)荷電流流經(jīng)電源內(nèi)部阻抗時(shí)的壓降所造成的。如果供電系統(tǒng)用如圖2-1所示的單相戴維南等效電路表示，則電壓調(diào)整由下式確定:    &

65、#160;       (式中v為參考相量。)圖2.1電壓補(bǔ)償線路、矢量圖在沒(méi)有補(bǔ)償器的情況下，由負(fù)荷電流引起的供電電壓變化，在圖中用表示，并存在下面的關(guān)系:                       (2.11 )現(xiàn)由得：     &#

66、160;                    (2.12)                            &#

67、160;                                     (2.13)     電壓變化有一與同相位的分量和一與V相位差90°的分量，如圖2.4所

68、示。其中，以為基準(zhǔn)，的幅值和相位為負(fù)荷電基于單片機(jī)無(wú)功功率的補(bǔ)償控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文1_第9頁(yè)TAGS: 控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文 補(bǔ)償 功率 基于 無(wú)功 電壓 容    流幅值和相位的函數(shù)，也就是說(shuō)，電壓變化決定于負(fù)荷的有功功率和無(wú)功功率。 圖2.2補(bǔ)償器消除電壓變化 將補(bǔ)償器與負(fù)荷并聯(lián)，則可能做到，即使電壓調(diào)整等于零，或者說(shuō)在有負(fù)荷情況下維持供電電壓幅值等于常數(shù)并等于E的值。這種情況表示在圖2.4中，該圖是針對(duì)純無(wú)功補(bǔ)償器而畫(huà)的。式2.11中的無(wú)功功率，用來(lái)置換。通過(guò)調(diào)整值，使相量旋轉(zhuǎn)，直到為止，    &#

69、160;                      (2.14)所須的值，通過(guò)，以為未知數(shù)求解上式，然后令得到。在實(shí)際補(bǔ)償器中的值將由一個(gè)控制回路自動(dòng)予以確定。結(jié)論:一個(gè)純無(wú)功補(bǔ)償器可以用來(lái)消除由負(fù)荷有功功率和無(wú)功功率變化引起的供電電壓變化。2.3電壓無(wú)功綜合控制裝置在滿足電壓要求的前提下，如何配置無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)各得到經(jīng)濟(jì)上的最大收益，就是無(wú)功負(fù)荷最優(yōu)補(bǔ)償研究的內(nèi)容。 

70、;    電壓無(wú)功綜合控制裝置是安裝于電力系統(tǒng)中各類(常為110KV及以下)電壓等級(jí)變電站要求對(duì)電壓、無(wú)功進(jìn)行綜合控制的場(chǎng)合，通過(guò)對(duì)有載調(diào)壓變壓器分接頭的自動(dòng)調(diào)節(jié)和對(duì)低壓母線上并聯(lián)電容器組的自動(dòng)投切來(lái)實(shí)現(xiàn)變電站電壓、無(wú)功的綜合優(yōu)化控制。保證無(wú)功及用戶側(cè)母線電壓在期望的范圍內(nèi)變化，達(dá)到降低網(wǎng)損和保證供電質(zhì)量的目的。該裝置利用現(xiàn)有資源而不需要增加硬件設(shè)備，充分保護(hù)了原有資源，開(kāi)辟了一條提高電壓質(zhì)量和功率因數(shù)的新路.目前國(guó)際上較流行的電壓控制裝置主要有動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器、功率因數(shù)校正電容器、無(wú)功電壓綜合控制裝置、靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置等12。  &#

71、160;                  圖2.3電圖容器絕緣老化特性當(dāng)電壓下降時(shí)，由于電容器向電網(wǎng)提供的無(wú)功與電壓平方成正比，因此會(huì)下降更多。若電容器上的電壓太高，會(huì)嚴(yán)重影響電容器的壽命。電容器的U-t特性，即絕緣老化特性見(jiàn)圖2.3。電壓無(wú)功控制原理：電壓無(wú)功綜合控制可把電壓、無(wú)功、時(shí)間等因素作為限值條件，在任意時(shí)刻，根據(jù)設(shè)定的電壓上、下限值和無(wú)功限值，得到如<優(yōu)麥電子商務(wù)論文>圖2.4所示的控制區(qū)間

72、。其中，陰影部分為防振帶，其寬度由投單組電容器后低壓母線變化量確定。在各區(qū)內(nèi)，裝置都能以最優(yōu)的控制順序和電壓無(wú)功設(shè)備組合使運(yùn)行點(diǎn)進(jìn)入第9區(qū)。失控前的預(yù)測(cè)功能保證不會(huì)越限調(diào)節(jié)及確保動(dòng)作次數(shù)最少13。在各區(qū)動(dòng)作情況為:1區(qū):先投電容器組，當(dāng)電容器組全部投入后，電壓仍低于電壓下限時(shí)，發(fā)升壓指令。2A區(qū):發(fā)投電容器組指令。電容器投完仍在該區(qū)，則維持。2C區(qū):如還有電容器組未投，則先降壓再投電容器組。3, 4區(qū):發(fā)降壓指令。當(dāng)有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)處于下限位置時(shí)，發(fā)強(qiáng)行切電容器組指令。5區(qū):發(fā)切電容器組指令。當(dāng)電容器組全部切除后，電壓仍高于電壓上限時(shí)，發(fā)強(qiáng)行降壓指令。6B區(qū):發(fā)切電容器組指令。若電容器全

73、部切完仍在該區(qū)，則維持。6D區(qū):如還有電容器組未切，則先升壓，再切電容器組。7, 8區(qū):發(fā)升壓指令，當(dāng)有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)處于上限位置時(shí)，發(fā)強(qiáng)行投電容器組指令。圖2.4電壓無(wú)功限值區(qū)間劃分電壓、無(wú)功自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵在于保證電壓合格、無(wú)功基本平衡的前提下，盡量減少調(diào)節(jié)次數(shù)。2.4負(fù)荷及系統(tǒng)諧波問(wèn)題理想的公用電網(wǎng)提供的電壓應(yīng)該是單一且固定的頻率、額定的電壓幅值。隨著非線性電力設(shè)備的廣泛應(yīng)用，電力系統(tǒng)中諧波問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，諧波電流、電壓對(duì)公用電網(wǎng)是一種污染，造成了電力設(shè)備和用電設(shè)備的損耗加劇，加速絕緣老化，也影響了周?chē)?jì)算機(jī)、通訊系統(tǒng)等電子設(shè)備正常工作，嚴(yán)重?cái)_亂了工業(yè)生產(chǎn)控制14 15&#

74、160;16。2.4.1電網(wǎng)諧波的產(chǎn)生電網(wǎng)主要諧波源:1. 電源本身由于發(fā)電機(jī)制造工藝的問(wèn)題，致使電樞表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布稍稍偏離正弦波，因此，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也會(huì)稍稍偏離正弦電動(dòng)勢(shì)，即所產(chǎn)生的電流稍偏離正弦電流。當(dāng)幾個(gè)這樣的電源并網(wǎng)時(shí)，總電源的電流也將偏離正弦波。2. 由非線性負(fù)荷所致諧波產(chǎn)生的另一個(gè)原因是由于非線性負(fù)荷。當(dāng)電流流經(jīng)線性負(fù)荷時(shí)，負(fù)荷上電流與施加電壓呈線性關(guān)系;而電流流經(jīng)非線性負(fù)荷時(shí)，則負(fù)荷上電流為非正弦電波，即產(chǎn)生了諧波。3. 電力電子裝置電力電子技術(shù)已廣泛應(yīng)用于電力、冶金、基于單片機(jī)無(wú)功功率的補(bǔ)償控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文1_第10頁(yè)TAGS: 控

75、制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文 補(bǔ)償 功率 基于 無(wú)功 電壓 容    化工、交通運(yùn)輸、機(jī)械、輕工等部門(mén)。 特別是大功率交流、變頻傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)己成為大型工礦企業(yè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而且隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，其應(yīng)用范圍將不斷擴(kuò)大。電力電子裝置在通過(guò)對(duì)電網(wǎng)電能進(jìn)行二次變換，提高用電效能的同時(shí)，向電力系統(tǒng)注入了大量諧波電流，成為現(xiàn)階段電力諧波的主要發(fā)生源。 2.4.2電網(wǎng)諧波的危害 1. 污染公用電網(wǎng)如果公用電網(wǎng)的諧波特別嚴(yán)重，則不但使接入該電網(wǎng)的設(shè)備(電視機(jī)、計(jì)算機(jī)等)無(wú)法正常工作，甚至?xí)斐晒收?，而且還會(huì)造成向公用電網(wǎng)的中性線注入更多電流，造成超載、發(fā)熱，

76、影響電力正常輸送。2. 影響變壓器工作變壓器用于把所需功率傳送給所接的不同電壓等級(jí)的負(fù)荷。按照傳統(tǒng)理論可知，在其基波頻率時(shí)的損耗最小，但變壓器的附近發(fā)熱受電流畸變的影響較大。整流器產(chǎn)生的諧波在三個(gè)方面引起變壓器發(fā)熱增加:1) 有效值電流諧波電流造成了變壓器承受的有效值電流大于實(shí)際負(fù)荷電流的有效值，如果負(fù)荷容量等于變壓器容量，則有效值電流必大于額定值，此時(shí)將引起變壓器大量發(fā)熱，導(dǎo)體損耗增加。諧波電流，特別是3次(及其倍數(shù))諧波侵入三角形連接的變壓器，會(huì)存其繞組中形成環(huán)流，使繞組發(fā)熱。對(duì)Y形連接中性線接地系統(tǒng)中，侵入變壓器的中性線的3次諧波電流會(huì)使中性線發(fā)熱。2) 渦

77、流損耗 這是由磁鏈引起的變壓器的感應(yīng)電流。感應(yīng)電流流經(jīng)繞組、鐵芯以及變壓器磁場(chǎng)環(huán)繞的其他導(dǎo)體，產(chǎn)生附近發(fā)熱。該部分損耗以引起渦流的諧波電流的頻率的平方增加，是變壓器諧波發(fā)熱損耗的重要組成部分。3) 鐵芯損耗 考慮諧波時(shí)鐵損的增加取決于諧波對(duì)外加電壓的影響以及變壓器鐵芯的設(shè)計(jì)。電壓畸變的增加會(huì)使鐵芯疊片渦流電流增加，從而引起鐵損增加。3. 對(duì)電機(jī)的影響在電機(jī)末端的諧波電壓畸變?cè)陔姍C(jī)里表現(xiàn)為諧波磁鏈。諧波磁鏈在轉(zhuǎn)子中感生高頻電流，其影響類似于基波負(fù)序電流的影響。諧波將引起電機(jī)效率下降、發(fā)熱、震動(dòng)和高頻噪聲。 增加旋轉(zhuǎn)電機(jī)的損耗:國(guó)際上一般認(rèn)為電動(dòng)機(jī)

78、在正常持續(xù)運(yùn)行條件下，電網(wǎng)中負(fù)序電壓不超過(guò)額定電壓的2%，如果電網(wǎng)中諧波電壓折算成等值基波負(fù)序電壓大于這個(gè)數(shù)值，則附加功耗明顯增加<優(yōu)麥電子商務(wù)論文>。4. 影響繼電保護(hù)的可靠性如果繼電保護(hù)裝置是按基波負(fù)序量調(diào)整其整定值大小，此時(shí)，若諧波干擾疊加到極低的整定值上，則可能會(huì)引起負(fù)序保護(hù)裝置的誤動(dòng)作，影響電力系統(tǒng)安全。5. 加速金屬化膜電容器老化在電網(wǎng)中金屬化膜電容器被大量用于無(wú)功補(bǔ)償或?yàn)V波器，而在諧波的長(zhǎng)期作用下，金屬化膜電容器會(huì)加速老化。6. 增加輸電線路功耗如果電網(wǎng)中含有高次諧波電流，那么高次諧波電流會(huì)使輸電線路功耗增加。7. 影響或干擾測(cè)

79、量控制儀器、通訊系統(tǒng)工作例如，直流輸電中，直流換流站換相時(shí)會(huì)產(chǎn)生310kHz高頻噪聲，會(huì)干擾電力載波通信的正常工作。第3章  功率因素動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)與實(shí)現(xiàn)3.1系統(tǒng)控制方式的確定系統(tǒng)控制流程的構(gòu)建：根據(jù)控制理論的基本原理，要得到穩(wěn)定的控制效果，必須引入負(fù)反饋控制。本系統(tǒng)控制原理如圖3.1所示。                        

80、;         圖3.1系統(tǒng)控制原理圖系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)到的電源U相電壓與電壓參考值的比較，由其偏差來(lái)識(shí)別電源向量，再由三相線電流的瞬時(shí)值通過(guò)無(wú)功電流解算得出三相無(wú)功電流瞬時(shí)有效值;然后，通過(guò)低通數(shù)字濾波環(huán)節(jié)適配出無(wú)功電流加權(quán)有效值，實(shí)現(xiàn)抗干擾的功能。觸發(fā)和補(bǔ)償執(zhí)行主電路根據(jù)無(wú)功電流加權(quán)有效值投入相應(yīng)的電容容量。從而產(chǎn)生反向無(wú)功電流注入低壓電網(wǎng)補(bǔ)償無(wú)功功率?？刂葡到y(tǒng)的特點(diǎn)：     采用這種閉環(huán)控制策略其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度較快、精度高、適合用于補(bǔ)償負(fù)載產(chǎn)

81、生的無(wú)功功率，從而使電源供給的無(wú)功功率盡量小，以達(dá)到功率因素教正或改善電壓調(diào)整的目的。3.2信號(hào)檢測(cè)方式研究信號(hào)檢測(cè)是測(cè)控系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)，其檢測(cè)對(duì)象的選取、檢測(cè)方式的制定，對(duì)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償系統(tǒng)而言是至關(guān)重要的。傳統(tǒng)功率補(bǔ)償裝置所采用的信號(hào)檢測(cè)方式是過(guò)零比較法。該方式通過(guò)檢測(cè)電網(wǎng)相電壓過(guò)零時(shí)刻和線電流過(guò)零時(shí)刻之間的時(shí)間間隔，來(lái)識(shí)別電流向量和電壓向量之間的相位差。這種檢測(cè)方式雖然原理簡(jiǎn)單，但需要大量使用電流互感器電壓互感器等基于單片機(jī)無(wú)功功率的補(bǔ)償控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文1_第11頁(yè)TAGS: 控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文 補(bǔ)償 功率 基于 無(wú)功 電壓 容    模擬電

82、路設(shè)備，造成了補(bǔ)償裝置體積龐大、硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，且裝置可靠性低、故障率高、壽命短。 赤木泰文于1983年首先提出了三相電路瞬時(shí)無(wú)功功率檢測(cè)理論，此后該理論經(jīng)不斷研究逐漸完善。赤木最初提出的理論也稱pq理論，是以瞬時(shí)實(shí)功率p和瞬時(shí)虛功率q的定義為基礎(chǔ)，其理論的核心在于它突破了傳統(tǒng)功率理論中用平均值定義功率量的局限，是對(duì)傳統(tǒng)功率理論的拓展。但是，其主要的不足是未對(duì)有關(guān)的電流量進(jìn)行定義。而下面介紹的對(duì)稱分量法是以瞬時(shí)有功電流和瞬時(shí)無(wú)功電流為基礎(chǔ)的瞬時(shí)無(wú)功功率理一淪，它是對(duì)pq理論的進(jìn)一步完善16 17。1 對(duì)稱分量法     

83、; 當(dāng)電路參數(shù)三相線性對(duì)稱、但運(yùn)行狀態(tài)卻是三相不平衡時(shí)，通常采用對(duì)稱分量法分析三相電路。一般是不平衡三相交流電源作用于平衡的三相負(fù)荷，或者在故障點(diǎn)的局部三相電路不對(duì)稱，而其余電路參數(shù)均為三相對(duì)稱。在出現(xiàn)故障的情況下，可設(shè)法將故障點(diǎn)的局部電路看成等效的不平衡三相電源作用。不論哪種不平衡三相電源產(chǎn)生作用，都?xì)w結(jié)為其余對(duì)稱三相電路與外部不平衡三相電路連接，并稱此連接關(guān)系為邊界條件。對(duì)稱分量法如圖3.2所示。               

84、60;       圖3.2對(duì)稱分量法原理圖         在負(fù)荷無(wú)中線的情況下，a, b, c三相系統(tǒng)變換至、兩相，系統(tǒng)此時(shí)只有和分量:當(dāng)a, b, c三相平衡時(shí)，和分量的大小相等、相角相差90度，即、兩相也是平衡的。如圖3.2所示，具有平衡化功能的矢量變換控制框圖。先將a, b, c三相電流變換成和分量，經(jīng)過(guò)相量識(shí)別再變換成對(duì)稱分量。   &

85、#160; 在圖3-2中，a, b, c三相變換為、兩相的矢量變換公式如3.1所示。                  (3.1)經(jīng)過(guò)相量識(shí)別以后，再將和<優(yōu)麥電子商務(wù)論文>分量變換成正序和負(fù)序分量，,變換成對(duì)稱分量的矢量變換公式3.2                       &