动态无功补偿控制器的研究毕业设计论文.docx

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动态无功补偿控制器的研究毕业设计论文

毕业论文声明

本人郑重声明：

1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。

除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。

对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。

本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。

3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。

4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。

论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。

论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。

学位论文作者（签名）：

年月

关于毕业论文使用授权的声明

本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。

本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。

同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。

本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。

如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。

本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。

本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：

按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。

在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。

论文作者签名：

日期：

指导教师签名：

日期：

毕业设计（论文）

动态无功补偿控制器的研究

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

摘要

本文主要研究了无功补偿对电网性能的改善，无功补偿装置的控制方式及原理，和控制器的硬件设计。

在系统硬件上为了满足比传统的单片机控制运算速度高，实时性好的特点，采用了16位定点DSPTMS320LF2407作为主控制器。

在系统软件上采用晶闸管控制投切电容器，全数字化控制，全中文液晶显示界面实时显示系统运行状况，完全实现了电容器的快速，无弧，无冲击投切。

在投切原则上，与常见的功率因数控制方案相比较，采用无功功率控制，避免了轻载振荡。

为了实现装置应具有的功能，本文设计并制作了较为完整的控制电路及其外围设备的硬件电路。

它们包括触发电路、采样电路、显示电路及通讯电路等。

最后，还介绍了电网谐波对补偿装置的影响，以及装置在电网谐波含量超标时采取的保护措施。

[关键词]无功补偿电力监测数字信号处理器

Abstract

Thepapermainlyincludesthefollowedparts:

theamelioratingofthenet'scapabilitybythereactivepowercompensation,thecontrolmethodandprincipleofreactivepowercompensationdeviceandthehardwaredesignofthedevice.Thedevice'shardwarecoreisthe16-bitfixpointDSPTMS320LF2407producedbyTIcorp,whichhasmanymeritssuchashighoperatingspeedandhighreal-time.Thedevice'ssoftwarecorethyristorasswitchthatconnectcapacitorstomaincircuit,numeralizationcontrol,andChinesemenuLCD.Interfacedisplayingsystem'srun-timeStatusmomentarily.Itactualizesthecapacitor'sspeediness,noarc,nopercussionswitching,andhassuperiorperformance.Mentionofswitchinglaw,controlmethodconsideringreactivepower,comparingwithfamiliarcontrolmethodconsideringpowerfactor,avoidsoscillationontheconditionoflightloading.Inordertorealizesystem'srequiredfunction,thispaperdesignsandrealizescomparativelyintegratemicrocomputercontrolledcircuitanditsperipheralscircuit,includingtriggeringcircuit,samplingcircuit,displayingcircuitandcommunicatingcircuit.Atlast,alsopointsouttheinfluenceofharmonicstothecompensationsystem,andtheprotectmeasurementintheconditionofhighharmonicsonthepowernet.

[Keywords]reactivepowercompensationmonitorofelectricpowerwiredigitalsignalprocessor（DSP）

第一章绪论

1.1无功补偿的意义

电压是衡量电能质量的一个重要指标。

电压质量对电网稳定运行，降低线路损耗，保证工农业安全生产，提高产品质量，降低用电损耗等都有直接影响。

因此，必须对系统各节点进行监视和控制，使电压水平维持在一个正常范围内。

电力系统的各节点无功功率平衡决定了该节点的电压水平，由于当今电力系统的用户中存在着大量无功功率频繁变化的设备，如：

轧钢机、电弧炉、电气化铁路等；同时用户中又有大量的对系统电压稳定性有较高要求的精密设备，如：

计算机，医用设备等。

因此迫切需要对系统的无功功率进行补偿。

1.1.1无功功率的分布对电压有决定性的影响

在不考虑输电线的对地电容时，从节点i送到节点j的功率为P+jQ，节点i和节点j的电压分别为和，节点i、j之间的支路阻抗为R十jX。

节点电压的关系为：

（1-1）

在超高压电力系统中，线路电抗远大于线路电阻，因而上式可写成

（1-2）

电压还可以写成：

（1-3）

式中δ为线路两端电压的相位角差。

比较（1-2）、（1-3）可以得到：

Q=（1-4）

由式（1-4），正常运行时输电线路两端的电压的相位角差δ比较小，可以认为cosδ=1,这样线路中传输的无功功率大小就与线路两端电压有效值之差成正比，无功功率将从节点电压高的一端流向节点电压低的一端。

节点电压有效值的变化，也将使流经线路的无功功率随之发生变化。

因此电力网中节点电压的变化会引起无功功率潮流的变化。

而且从上式可以看出，如果从远处电源经输电线路向负荷提供无功功率，会使沿线路各点电压下降，甚至不能满足质量要求。

1.1.2无功功率在线路中的传输引起的损耗

传输无功功率产生的功率损耗为△=[1]，可见经电抗传输无功时产生的无功功率损耗有两部分，一部分是因为沿电抗传输有功功率（δ>0），这是不可避免的；另一部分是因为经联络阻抗传输了无功功率（>）。

可见减少线路无功功率的传输可以减少线路的无功功率损耗。

从有功功率损耗公式可见，当有功功率和无功功率通过网络电阻时，会造成有功功率损耗。

当输送的有功功率一定时，总的有功网损主要取决于输送的无功功率的数值[2]。

1.1.3负荷无功功率对系统电压的影响

在额定电压附近，负荷从系统吸收的无功功率随电压上升而增加，随电压下降而减小,当系统出现无功功率缺额，亦即无功电源不能提供足够的无功功率时，系统所接各负荷的电压将下降，减少其向系统吸收的无功功率；当系统无功过剩，无功吸收能力不足的情况下，系统电压将普遍升高，如果利用发电机进相吸收无功功率，当吸收无功超过其最大吸收能力时，可能会引起系统暂态不稳定[3]。

1.2无功补偿原理

配电网中负荷无论是工业负荷还是民用负荷,大部分是感性负荷。

运行时需从电网吸收大量无功功率,致使电网功率因数、电能质量降低,电网“技术损耗电能”增加。

电网中安装并联电容器补偿装置后,可以减少电源向感性负荷经由输电线路输送的无功功率。

由于减少了无功功率在电网中的流动,故可以降低输电线路和变压器因输送无功功率而造成的电能损耗,从而提高电网功率因数、减少线损、电能质量得到明显改善。

电网中感性负荷等效电路可看作电阻R和电感L串联的电路,功率因数cosΦ=

式中X=WL

将R、L串联电路与电容C并联之后,电路见图1-a,该电路电流方程为:

=+

a）（补偿电路）b）相量图（欠补偿）

c）相量图（过补偿）

图1-1　并联电容补偿无功功率的电路和向量图

由图1-b的相量图可知,并联电容后,电压与的相位差变小,即供电回路的功率因数提高了。

此时供电电流的相位滞后电压,这种情况称欠补偿;若电容C的容量过大,使供电电流的相位超前于电压,这种情况称为过补偿,其向量图如1-