無(wú)功功率補(bǔ)償控制器設(shè)計(jì)

無(wú)功功率補(bǔ)償控制器設(shè)計(jì)第1頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2023/4/21主要內(nèi)容概括

論文分以下幾個(gè)部分：１引言２無(wú)功功率補(bǔ)償控制器實(shí)現(xiàn)的功能３系統(tǒng)的工作原理４系統(tǒng)組成５電路設(shè)計(jì)

6結(jié)論第2頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2023/4/211引言

由于供電系統(tǒng)的負(fù)載呈現(xiàn)感性，致使供電系統(tǒng)電流和電壓產(chǎn)生相位差。隨著負(fù)載量的變化，電流和電壓相位差也產(chǎn)生變化。這樣不但使供電系統(tǒng)效率下降，造成電能浪費(fèi)；還會(huì)影響到用電系統(tǒng)的性能和壽命。所以需要對(duì)供電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行補(bǔ)償控制，以提高其性能?；诖怂枷胩岢隽吮驹O(shè)計(jì)----基于CPLD的功率因數(shù)補(bǔ)償控制器。第3頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2023/4/212無(wú)功功率補(bǔ)償控制器實(shí)現(xiàn)的功能（1）輸入信號(hào)：兩路同頻（電流和電壓）、以電壓為基準(zhǔn)，電流相對(duì)于電壓存在一個(gè)相位時(shí)間差的方波（正弦波）（2）自動(dòng)檢測(cè)：兩路信號(hào)的相位時(shí)間差，同時(shí)顯示出超前、滯后關(guān)系（3）投切補(bǔ)償方式：根據(jù)所測(cè)得相位差值，與設(shè)定進(jìn)行比較，大于并滯后，投入（并聯(lián)）電容進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，自動(dòng)循環(huán)投切（先投先切）（4）輸出補(bǔ)償回路：可多路調(diào)節(jié)，至少8路以上。（5）功率顯示：實(shí)時(shí)顯示電網(wǎng)功率因數(shù)的大?。ò俜?jǐn)?shù)）和電流電壓的相位關(guān)系。第4頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2023/4/21３系統(tǒng)的工作原理因電網(wǎng)負(fù)載均為感性，造成電流和電壓之間存在相位差，使其電網(wǎng)的無(wú)功功率不足和功率因數(shù)下降，影響供電效率。為提高供電效率，應(yīng)減小電流和電壓之間的相位差，方法是對(duì)電網(wǎng)的功率因數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，在電網(wǎng)的無(wú)功功率不足和功率因數(shù)下降時(shí)需在電網(wǎng)上并聯(lián)或者切除電力電容進(jìn)行補(bǔ)償。由于三相交流電每相的負(fù)載基本相等，所以選擇三相交流電中任何一相的電壓和電流作為該控制器的輸入信號(hào)，如選擇B相的電壓UB和B相電流IB作為測(cè)量功率因數(shù)的相位差，其中B相電壓UB經(jīng)過(guò)變壓器降壓后獲得，使用電流互感器取電網(wǎng)中B相電流IB，通過(guò)比較器將UB和IB轉(zhuǎn)換成等頻率的方波。第5頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2023/4/21４系統(tǒng)組成系統(tǒng)頂層圖：正弦波轉(zhuǎn)換方波電路ＵＩ功率因數(shù)補(bǔ)償控制器（一個(gè)基于PLD片上系統(tǒng)）顯示功率因數(shù)超前滯后顯示投切指示第6頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2023/4/21

系統(tǒng)框圖功率因數(shù)的測(cè)量判斷UB、IB超前、滯后關(guān)系提取UB、IB并放大整形超前、滯后顯示提取相位差相位差的測(cè)量、比較控制輸出顯示功率因數(shù)電容投切并指示控制電容投切第7頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2023/4/21５電路設(shè)計(jì)１

正弦波轉(zhuǎn)換方波電路２判定IB對(duì)UB超前或滯后電路３相位差的提取及測(cè)量４功率因數(shù)的測(cè)量顯示第8頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2023/4/21正弦波轉(zhuǎn)換方波電路：220VUB

IB互感器第9頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2023/4/21判定IB對(duì)UB超前或滯后：IB

第10頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2023/4/21相位差的提取及測(cè)量：

鎖相環(huán)CC4046100分頻器異或門(mén)與門(mén)IBUB閘門(mén)電路相位差檢測(cè)計(jì)數(shù)器鎖存被測(cè)相位差控制電路第11頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2023/4/21相位差的提取波形圖：

U第12頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2023/4/21功率因數(shù)的測(cè)量顯示：相位差信號(hào)取反（功率因數(shù)在一個(gè)周期內(nèi)所占的時(shí)間）100

倍頻UB為計(jì)數(shù)時(shí)基與門(mén)電路兩位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器鎖存器譯碼顯示邏輯控制電路

第13頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2023/4/21６結(jié)論

使用ISP在系統(tǒng)可編程邏輯器件和VHDL硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)的功率因數(shù)補(bǔ)償控制器，與現(xiàn)今的功率因數(shù)補(bǔ)償控制器相比，具有以下特點(diǎn)：

1）適應(yīng)廣：可以根椐使用現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，修改PLD內(nèi)的程序和工作電路或添加功能模塊，而不需更改硬件電路，在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，補(bǔ)償控制系統(tǒng)的調(diào)試非常方便。第14頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2023/4/212）高集成度：因?yàn)檎麄€(gè)補(bǔ)償控制電路都在一個(gè)PLD內(nèi)，是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的單片控制系統(tǒng)，所以，應(yīng)用PLD設(shè)計(jì)的補(bǔ)償控制器體積很小，使控制器具有很高的集成度。3）穩(wěn)定性高：由于使用PLD器件設(shè)計(jì)的控制器為標(biāo)準(zhǔn)的片上控制系統(tǒng)，在輸入信號(hào)的I/O口采取一些抗干擾措施，減小現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境干擾對(duì)它的影響，使其在實(shí)際運(yùn)行中表現(xiàn)出了良好的穩(wěn)定性。4）性價(jià)比高：隨著技術(shù)的進(jìn)步，PLD器件的應(yīng)用日益廣泛，其價(jià)格已大大地降低，所以利用PLD器件開(kāi)發(fā)的功率因數(shù)補(bǔ)償控制器具有很好的性能價(jià)格比。第15頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2023/4/21

該無(wú)功功率補(bǔ)償控制器使用MAX+PLUSⅡ開(kāi)發(fā)工具，通過(guò)VHDL硬件描述語(yǔ)言編程，采用PLD器件，具有成本低、性能穩(wěn)定、控制精度高、升級(jí)方便和易推廣應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)。

實(shí)踐證明，本課題的設(shè)計(jì)已達(dá)到預(yù)期的結(jié)果。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，該設(shè)計(jì)是成功的。但由于時(shí)間倉(cāng)促，經(jīng)驗(yàn)不足，本設(shè)計(jì)仍存在不足。請(qǐng)各位老師提出批評(píng)指正，給以