中国矿业大学
本科生毕业论文
姓名：** 学号： **
学院： **
专业：**
论文题目：基于嵌入式的智能无功补偿装置的研究专题：
指导教师： ** 职称：教授
2012 年6 月**
中国矿业大学毕业论文任务书
专业年级** 学号** 学生姓名**
任务下达日期：2011年12月14日
毕业论文日期：2011年12月20日至2012年06月05日
毕业论文题目：基于嵌入式的智能无功补偿装置的研究
毕业论文专题题目：
毕业论文主要内容和要求：
1)查阅20篇以上课题相关的近年参考文献，其中近5年文献过半，书不超过5部，英文文献5 篇以上，并在论文中加以标注；
2)学习无功补偿的概念和基本原理，以及进行无功补偿的意义；
3)熟悉无功补偿的基本方法，工作原理以及工作特性；
4) 应用PWM脉宽调制技术，设计了无功补偿的连续调容电路；
5)学习本课题所使用的STM32嵌入式微控制器；
6) 进行硬件电路设计，对硬件电路实物进行测试，并对得到的结果与仿真进行对比分析，得出结论；
7) 利用Matlab/Simulink搭建电路模块，进行仿真，验证本课题研究方法的可行性；
8) 翻译一篇与毕业设计相关的近5年发表的外文文献（3000字以上）。指导教师签字：
郑重声明
本人所呈交的毕业论文，是在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本毕业论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本论文属于原创。本毕业论文的知识产权归属于培养单位。
本人签名：日期：
中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书
指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：
成绩：指导教师签字：
年月日
中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书
评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；④工作量的大小；⑤取得的主要成果及创新点；⑥写作的规范程度；⑦总体评价及建议成绩；⑧存在问题；⑨是否同意答辩等）：
成绩：指导教师签字：
年月日
中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩
摘要
近年来，由于电网容量的增加，对电网无功要求也与日增加。无功电源如同有功电源一样，是保证电力系统电能质量、电压质量、降低网络损耗以及安全运行所不可缺少的部分。在电力系统中，无功要保持平衡，否则，将会使系统电压下降，严重时会导致设备损坏，系统解列。因此，解决好网络补偿问题，对网络降损节能有着极为重要的意义。
本文介绍无功补偿的现实意义，分析无功补偿的必要性，简单介绍国内外无功补偿技术的研究现状，探讨了无功补偿的几种方式以及其优缺点，给出了TSC型无功补偿控制器的控制方案，针对现有无功补偿系统的不足，本文提出了一种新型无功补偿的PWM连续调容技术, 该方法采用PWM脉宽调制技术，通过调节电力电子器件脉冲占空比实现电容的连续调节，使在一个周期内投入系统中的电容容量连续变化，从而可实现快速动态调节系统无功功率的目的。
在硬件实现方面，首先提出了主电路方案设计方案及电压电流检测电路的，IGBT缓冲电路的设计和LC滤波器参数计算。其次，本论文的控制系统采用ST公司的STM32ARM嵌入式芯片作为控制系统主体，实现带电压电流检测的非互补控制。最后,通过Matlab/Simulink对主电路进行了仿真，并与实验测得波形进行了对比，结果表明，仿真波形与实验波形得到的结果具有良好的一致性。
软件方面，采用嵌入式实时操作系统μC/OS-II为平台，并详细介绍了μC/OS-II在STM32ARM上的移植步骤，并通过开发板的操作，成功实现了移植过程。
最后，对本文的不完善之处，以及后续工作提出了总结与展望。
关键词：无功补偿；交流斩波；非互补控制；μC/OS-II移植；Matlab/Simulink
ABSTRACT
In recent years, due to the increase of power capacity, reactive power requirements are also increased. As active power, reactive power is to ensure that power quality, voltage quality and reduce network losses and the safe operation of an indispensable part. In the power system, reactive power to maintain a balance, otherwise, it will make the system voltage drops, when severe, can result in equipment damage, system splitting. Thus, the solution of the issue of compensation of a good network, network loss reduction and energy conservation has a very important significance.
This article describes the practical significance of the reactive power compensation, the analysis of the need for reactive power compensation, brief introduction to the the research status of domestic and international reactive compensation technology,the reactive power compensation in several ways, as well as its advantages and disadvantages, and gives the TSC type reactive compensation controller control program for the deficiencies of the existing reactive power compensation system, this paper proposed a new reactive power compensation, PWM continuous tone capacity technology, the method uses PWM technology, accounted for by adjusting the pulse of power electronic devices empty capacitor to achieve continuous adjustment, so that the input capacitance in the system capacity in a cycle of continuous change, which can achieve the purpose of fast dynamic regulating system reactive power.
Implemented in hardware, first proposed the main circuit design of voltage and current detection circuit, IGBT snubber circuit design, calculation and LC filter parameters. Secondly, this thesis, the control system uses the ST companies STM32ARM embedded chip as a control system the main, with voltage and current detection of non-complementary control. Finally, the main circuit through the Matlab / Simulink simulation and experimentally measured waveform were compared, the results show that the results obtained by the simulation waveforms and experimental waveforms with good consistency.
Software, the use of embedded real-time operating system μC / OS-II as a platform, and gave details of the μC / OS-II on the STM32ARM transplantation steps, through the operation of the development board, the success of the transplant process.
Finally, the imperfections of this article, as well as the follow-up Summary and Outlook.
Keywords:Reactive power compensation ; AC chopper; Non-complementary control; μC / OS-II transplantation; Matlab/Simulink
目录
摘要 (Ⅰ)
ABSTRACT (Ⅱ)
1 绪论 (1)
1.1课题的背景及意义 (1)
1.2无功补偿技术的发展过程 (1)
1.2.1早期无功补偿技术 (2)
1.2.2现代无功补偿技术 (2)
1.3本文的主要工作 (9)
2 无功补偿的基本理论 (11)
2.1无功补偿的概念 (11)
2.2提高功率因素的意义 (14)
2.2.1改善设备的利用率 (14)
2.2.2提高功率因素可减少电压损失 (15)
2.2.3减少线路损失 (15)
2.2.4提高线路网的传输能力 (15)
2.3无功补偿的容量确定的几种方法[2] (16)
2.3.1从提高功率因素需要确定补偿容量 (16)
2.3.2从降低线损需要来确定补偿容量 (16)
2.3.3从提高运行电压需要确定补偿容量 (17)
2.4低压无功补偿的基本方式 (18)
2.4.1随机补偿 (19)
2.4.2随器补偿 (19)
2.4.3跟踪补偿 (19)
2.5晶闸管投切电容器的原理 (20)
2.6无功补偿中谐波的危害与抑制 (22)
2.6.1谐波分析法 (22)
2.6.2谐波的危害 (24)
2.6.3谐波的抑制 (24)
3 斩波调压电路的控制原理与设计 (26)
3.1PWM控制的基本原理 (26)
3.2基于PWM交流斩控调压原理 (29)
3.3斩波调压电路的几种拓扑结构 (31)
3.3.1单管双向电子开关斩控交流调压电路 (31)
3.3.2单管反串联双向电子开关斩控交流调压电路 (32)
3.3.3双开关斩控式交流调压电路 (33)
3.4 主电路控制方案的选择 (34)
3.5滤波电路的参数计算 (38)
3.5.1滤波器拓扑结构及数学模型 (39)
4 无功补偿控制器整体设计方案 (42)
4.1STM32ARM介绍 (42)
4.2电压过零检测电路 (42)
4.3电流过零检测电路 (44)
4.4电压电流采集电路 (45)
4.5IGBT驱动电路部分设计 (45)
4.6缓冲电路的设计 (47)
4.7硬件电路图 (48)
5 嵌入式操作系统软件的设计 (49)
5.1μC/OS-II介绍 (49)
5.2μC/OS-II移植的条件 (49)
5.3μC/OS-II在STM32ARM上的移植 (50)
5.3.1μC/OS-II的内核结构以及组成 (50)
5.3.2头文件OS_ CPU.H的移植 (51)
5.3.3C语言文件OS_ CPU.H的移植 (51)
5.3.4汇编语言文件OS_CPU_ A.ASM的移植 (52)
6 实验结果与分析 (55)
6.1MATLAB仿真情况 (55)
6.2实物测试结果与仿真结果对比分析 (56)
6.3结论 (59)
7 总结与展望 (60)
7.1全文工作总结 (60)
7.2后续工作展望 (60)
参考文献 (62)
附录： (64)
硬件电路实物图 (64)
主电路仿真模型搭建 (65)
软件移植代码 (66)
翻译部分 (70)
英文原文 (70)
中文译文 (79)
致谢 (86)
1 绪论
1.1课题的背景及意义
电能是我国的二次能源，随着我国经济的飞速发展，我国的电力工业也有了长足的发展。在工业和生活用电负载中，阻感负载占有很大的比例，如异步电动机、变压器以及大多数家用电器等都是典型的阻感负载。这些负荷的自然功率因数约为0.6-0.8，阻感性负载所消耗的无功功率在电力系统所输送的电量中占有很大的比例。据报道，我国平均每年因为无功分量过大造成的线损高达15%左右，折算成线损电量约为1200亿干瓦时。假设全国电力网负载总功率因数为0.85，采用无功补偿装置将功率因数从0.85提高到0.95时，则每年可以降低线损约240亿千瓦时。对于挖掘电网的潜力是十分重要的[1]。
无功功率是一种不能做功的功率，但在电网中会引起耗损，无功电源如同有功电源一样，是保证电力系统电能质量、电压质量、降低网络耗损以及安全运行所不可缺少的部分。在电力系统中，无功要保持平衡，否则将会使系统电压下降，严重时，会导致设备损坏，系统解列。此外，网络的功率因素和电压降低，是电气设备得不到充分利用，促使网络传输能力下降，损耗增加。因此，解决好网络补偿问题，对网络降损节能有着极为重要的意义[2]。
1.2无功补偿技术的发展过程
人们认识到电力系统中无功功率给电力设备运行所带来的弊端，很早就对各种补偿技术进行研究。伴随着电力设备的发展和各种新型控制方法的提出，无功补偿装置经历了一个由无源到有源，由分级调节到平滑调节，由单纯补偿无功到无功补偿和滤波相结合的发展道路，同时设备的体积和成本也不断降低。
早期使用机械开关的补偿装置不仅动作速度慢、寿命短，而且在操作时会引起严重的冲击电流和操作过电压，造成设备的毁坏。随着电力电子技术的发展及其在电力系统中的应用，给无功补偿设备的发展带来新的突破口，把使用可控硅技术的静止无功补偿装置推上了无功补偿的舞台，并逐渐占据了无功补偿的主导地位，可控型电力电子器件大量应用到电力系统无功补偿中。由于其动作时间短且可快速跟踪电网变化，实现电网无功的动态调节，而且采用特定的控制方法可以避免涌流和过电压，大大延长了设备的使用寿命。随着变流技术和瞬时无功功率理论等新技术的发展，性能更加先进的无
功发生器和有源滤波器己成为研究的热点[1]。
1.2.1早期无功补偿技术
早期的无功补偿装置为同步调相机和并联电容器。
(1) 同步调相机
早期无功补偿装置的代表是同步调相机。同步调相机也称同步补偿机，实际上是不带机械负荷，空载运行的同步电动机。在过励磁运行时，它向系统供给感性无功功率，提高系统电压；在欠励磁运行时，它从系统吸取感性无功功率，降低系统电压。同步调相机不仅能补偿固定的无功功率，对变换的无功功率也能进行动态补偿，至今在无功补偿领域中还在使用，但运行维护比较复杂，而且技术上已显得落后。随着控制技术的进步，其控制性能还有所改善，但总体来说这种补偿方法已显得陈旧[3]。
(2) 并联电容器
并联电容器广泛应用于改善负荷的功率因素，是电力系统一种重要的无功电源（无功补偿设备）。
并联电容器可以改善线路参数，减少线路感性无功功率。但它供给的无功功率与节点电压的平方成正比，当节点电压下降时，其补偿能力反而降低，其功率调一节性能较差。与同步调相机相比，其费用节省很多，且维护方便，即可集中补偿，也可分散装设，所以还是我国目前主要的无功补偿方式。其缺点电容器只能补偿固定的无功功率，且容易发生并联谐振而烧坏电容器[3]。
1.2.2现代无功补偿技术
随着电力电子技术的发展，近几年出现了多种电力系统无功补偿新技术。电力电子技术是现代无功补偿技术的基础，电力电子器件向快速、高电压、大功率发展，使采用电力电子器件的无功补偿从根本上改变了交流输电网过去基本只依靠机械型、慢速、间断及不精确的控制的局面，从而为交流输电网提供了空前快速、连续和精确的控制以及优化潮流功率的能力。随着电力电子器件的发展，无功补偿控制器在其性能和功能上也出现不同的发展阶段。无功补偿控制器己由基于SCR的静止无功补偿器(Static Var Compensator-SVC)、晶闸管控制串联电容补偿器(Thyristor Controlled Series Compensator-TCSC)发展到基于GTO的静止无功发生器(Static Var Generator-SVG)、静止同步串联补偿器(Static Synchoronous Series Compensator-SSSC)、统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller-UPFC)、可转换静止补偿器(Convertible Static Compensator-CSC)等。
(1) 静止无功补偿器(SVC)
20世纪70年代，出现了静止无功补偿(Statie Var Compensator-SVC)技
术，所谓静止无功补偿是指用不同的静止开关投切电容器或电抗器，使其具有吸收或发出无功电流的能力，用于提高系统的功率因数、稳定系统电压、抑制系统振荡等功能。
静止无功补偿（Statie Var Compensator-SVC）装置的主要型式可分为以下几种。
1）饱和电抗器型无功补偿装置（SR）
饱和电抗器(Saturated Reactor-SR)分为自饱和电抗器和可控饱和电抗器两种，相应的无功补偿装置也就分为两种。具有自饱和电抗器的无功补偿装置是依靠电抗器自身固有的能力来稳定电压，它利用铁心的饱和特性来控制发出或吸收无功功率的大小。可控饱和电抗器通过改变控制绕组中的工作电流来控制铁心的饱和程度，从而改变工作绕组的感抗，进一步控制无功电流的大小。
SR型静止无功补偿装置属于第一代静止补偿器，它具有快速、可靠、过载能力强、产生谐波小和一定的抑制三相不平衡的能力等优点。但是由于这种装置中的饱和电抗器造价高，约为一般电抗器的4倍，并且电抗器的硅钢片长期处于饱和状态，铁心损耗比并联电抗器大2-3倍，另外这种装置还有振动和噪声，而且调整时间长，动态补偿速度慢，由于具有这些缺点，所有饱和电抗器的静止无功补偿器目前应用的较少，一般只在高压输电线路才有使用[4]。
2）晶闸管控制电抗器(TCR)
晶闸管控制电抗器（Thyristor Controlled Reactor - TCR）的基本原理如图1-1所示。控制元件是可控硅控制器，在图中表示成为两个以相反极性并联的即反并联的可控硅，它们在电源电压的不同半周轮流导通。如果可控硅在电源电压峰值是准确地导通，就可使电抗器完全导电，其中的电流就和可控硅控制器被短路掉了的一样。电流基本上是无功的，滞后于电压约90°，其中包含少量的同相分量，它是由电抗器的功率耗损决定的。其数量级约为无功功率的0.5%～2%。
V
I
可控电纳
图1-1简单的可控硅控制电抗器
如果两个可控硅开始导通的时延相等，就可以得到一系列电流波形，每一波形对完全导通是在控制角α值，α的计算以电压过零时为基准，完全导通是在控制角为90°时获得的。当控制角在90°到180°之间时则得到部分导通，增大控制角，其效果是减少了电流中的基波分量，这相当于增大电抗器的感抗，减小其无功功率。就电流的基波分量而言，可控硅控制电抗器是一个可控电纳，因而可用作静止补偿器。
电流的瞬时值由下式决定：
()cos cos ,0,L t t i X t αωαωσασωαπ-<<=??+<<+?
(1-1)
式中V 是电压有效值；L X L ω=是电抗器的基频电抗，2f ωπ=；α是触发延迟角（即控制角），时间原点选定为电压朝正方向变化的过零点。基频分量由傅里叶分析法求出，如下式所示：
1s i n L
I V X σσπ-= (1-2) 1I 为基频电流的有效值，单位为安培（A ）。σ为导通角，由下式与α相关联：
2ασπ+=/ (1-3)
我们可将式（1-2）写成：
1()L I B V σ= (1-4)
式中()L B σ为可调节基频电纳，它由导通角按照下式所决定的规律来调节：
sin ()L L
B X σσσπ-= (1-5) 控制规律示于图1-2，L B 的最大值是 1L X /，当σπ=或180°时，亦即可控
硅控制器完全导电时出现；最小值为零，当0σ=（o 180α=）时得到。这种控制原理称为相控。
0180160140120100806040200 0.2
0.4
0.6
0.81.0
1sin ()L L L I X X B V σσσπ-==,()σ 180α=
90α=
图1-2简单TCR 的控制规律
由于单独的TCR 只能吸收感性无功功率，可以将固定的并联电容器(Fixed Capacitor-FC )与TCR 配合使用，如图1-3所示。并联上电容器后，使得总的无功功率为TCR 与并联电容器无功功率抵消后的净无功功率。并联电容器串联上小的调谐电抗器还可兼作高次谐波滤波器，以吸收TCR 产生的谐波。
图1-3与FC配合使用的TCR
TCR型的补偿器反应时间短，灵活性大，目前在输电系统和工业企业中应用广泛。但该补偿装置输出电流中含有较多的高次谐波，而且电抗器体积大，成本也较高。
3）晶闸管投切电容器(TSC)
晶闸管投切电容器(Thyristor Switched Capacitor-TSC)型补偿器由一组并联的电容器组成，每一台电容器都与双向晶闸管串联，其主回路如图1-4所示。两个反并联的晶闸管只起开关的作用，将电容器并入电网或从电网中断开，以替代常规投切装置使用的机械式开关。TSC用于三相电网中可以是三角形连接也可以是星型连接。一般负荷对称网络采用星型连接，负荷不对称网络采用三角形连接。无论星型还是三角形连接都采用电容器分组投切。在运行时，根据所需补偿容量的大小，决定投入电容的组数。由于电容是按组投切的，所以总电纳值是分级变化的，所以会在电网中产生冲击电流。为了实现无功功率尽可能的平滑调节，可以增加电容的组数，组数越多，级差就越小，但这也会增加运行成本。考虑到系统的复杂性及经济性，一般用K个电容值为C的电容和K个电容值为C/2的电容组成2K级的电容组数。
图1-4 TSC 单相分组投切简图
TSC的关键技术问题是投切电容时刻的选取。经过理论计算和实验研究表明，其最佳投切时机是晶闸管两端的电压相等的时刻，即电容器两端交流电压应和电容预充电的电源电压相等的时刻。此时投切电容器，这样电容器电压不会产生跃变，电路的冲击电流为零，一般来说，理想情况下，希望电容器预先充电电压为电压峰值，这时电源电压的变化率为零，因此在投入时刻i为零，之后再按正弦规律上升。这样，电容投入过程不但没有冲击电流，电流也没有阶跃变化。这样这种补偿装置为了保证更好的投切电容器，必须对晶闸管触发电路进行很好的设计。TSC补偿器可以很好的补偿系统所需的无功功率，如果分级分得足够细，基本上可以实现平滑调节。
4）（TSC+TCR）混合型静止无功功率补偿装置
TSC方案本身不产生谐波，但是无功功率补偿装置只能以阶梯变化的方式来满足系统对无功的需求。
TCR方案响应快，具有平衡负载的能力，它在电弧炉的补偿方面有特殊的优点，但它本身会产生谐波。
然而，TCR方案用于输电线路补偿时有很严重的经济上的缺点，这是由于它在零无功功率输出状态下的耗损所造成的，因为在零无功功率输出状态时，固定电容器中的容性电流必须由晶闸管相控电抗器中的感性电流来平衡。流过电容器、电抗器和晶闸管阀中的全额定电流使耗损达到最大值，而且在输电系统中，一般都长期运行于这种状态，从而造成客观的经济损失。
已经专门为输电线路补偿研究了一种（TSC+TCR）混合型静止无功功率补偿装置，可克服上述缺点。该装置的原理如图1-5所示：
图1-5(TSC+TCR)混合型静止无功补偿装置
（TSC+TCR）系统中一般使用n组电容器（每组有晶闸管阀）和一组晶闸管相控电抗器。组数n取决于所用晶闸管的额定电流、最大无功功率补偿要求以及希望运行的电压等级等实际考虑。
（TSC+TCR）系统的基本工作原理为：按所需的无功补偿值，投入设当组数的电容器组，并略有一点正偏差（即过补偿），此时再用晶闸管相控电抗器的感性无功功率来抵消这部分过补偿的容性无功功率。
（TSC+TCR）系统显示出输电线路补偿所希望有的特性，即无功输出可在容性和感性范围内连续可调，在零（或很低）无功输出时的耗损可忽略不计，在电力系统大扰动期间或扰动过后，因其电容器组合电抗器可分别切除和投入，可使瞬变过电压限制到最低。
在（TSC+TCR）混合型静补装置中，电抗器的容量较小（几乎是最大输出的1/n），而电容器组的容量分段要使电抗器组既处在正常控制范围内，又能满足分段间的细调。为了使分段切换不中断，电抗器组的容量要稍大于一个电容器组的容量，以使“投入”和“切出”无功功率值之间有一点重叠。
（2）静止无功发生器(SVG)
静止无功发生器(Static Var Generator - SVG)也是一种电力电子装置，其基本结构如图1-6所示，其最基本的电路是三相桥式电压型或电流型变流器直接并联到电网上或者通过电抗器并联到电网上来实现无功补偿的，目前使用的主要是电压型。SVG正常工作时就是通过电力半导体开关的通断将直流侧电压转换成交流侧与电网同频率的输出电压，因此SVG可以看作是幅值和相位均可控制的一个与电网同频率的交流电压源。
图1-6电压型SVG基本结构
与SVC相比，SVG的调节速度更快，运行范围宽，而且在采取多重化、多电平或PWM技术等措施后可大大减少补偿电流中的谐波的含量。更重要的是，SVG使用的电抗器和电容元件远比SVC中使用的电抗器和电容元件要小，这将大大缩小装置的体积和成本。
（3）统一潮流控制器（UPFC）
将SVG中与电网并联的电压器改为与电网串联的变压器，就成为静止同步串联补偿器(Static Synchoronous Series Compensator-SSSC)，它能实现对线路潮流的快速控制。把一台SVG与一台SSSC的直流侧通过直流电容祸合，就构成了统一潮流控制器UPFC，SVG与SSSC既可配合使用也可解藕独立运行[32]。
（4）可转换静止补偿器（CSC）
由纽约电力局NYPA与EPRI专家共同建议，并联合西屋公司和PTI合作研究的可转换静止补偿器(CSC)是强功能新型控制器。正在安装中的美国Marcy变电站中的CSC由多个同步电压源逆变器构成，可同时控制2条以上线路潮流（有功、无功）、电压、阻抗和相角，并能实现线路间功率转换。其实质是一种UPFC的多重组合。因而CSC具有4项功能：静止无功发生器的并联无功补偿功能；静止同步串联补偿器的功能；综合潮流控制器的功能；控制2条线路以上潮流的线间潮流控制功能[5]。
1.3本文的主要工作
本文着眼于从工程实用的角度，由理论到实践，对各种无功补偿控制器的设计和功能实现作详细的叙述，论文的主要内容如下：
第二章：从无功补偿控制的基本理论出发，考虑到功率因素、线损以及
运行电压等各项指标对无功补偿中所遇到的最佳补偿容量和控制策略问题进行了分析和探讨，讨论了低压无功补偿的几种基本方式，重点阐述了TCS型无功补偿的控制方法，并对谐波问题进行了阐述。
第三章：详细叙述了PWM控制的基本原理，从理论方面证明了斩波调压的理论原理。根据斩控式交流调压器输出电压的特点，利用自然采样调制的分析方法，对调压器输出电压进行了定量的分析，并得出了输出电压频率成分与电子开关频率、电源电压频率以及占空比之间的定量关系，对比几种交流斩控式调压电路的主拓扑结构的优缺点，确定本论文的主电路拓扑结构，并分析设计了LC低通滤波电路以及其参数的确定。
第四章：设计基于PWM连续调容方法的无功补偿系统的控制电路，对控制电路的硬件部分进行详细的分析，设计了电压、电流过零点检测电路给出了各电路的原理及仿真图，对IGBT的驱动电路，给出了多种设计方案，综合考虑，最终选择PC929作为IGBT的驱动的芯片。
第五章：对μC/OS-II进行了介绍，并给出了实时操作系统的与CPU有关的头文件移植代码和具体实现。
第六章：利用Matlab/Simulink进行模型的搭建，仿真分析等效电容的调容范围及电容两端电压变化情况，并通过仿真来分析PWM电容器连续调容的无功补偿功能, 并与实验测得波形进行了对比，验证了仿真波形与实验波形得到的结果具有良好的一致性。
第七章：对课题工作进行了总结，并对本文提出的无功补偿控制器设计方案的改进提出作者的意见。