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大学毕业设计（论文）动态无功补偿器的控制系统软件设计学院（系）：自动化专业班级：学生姓名：指导教师：教授摘要随着社会的飞速发展，工业现场中大量冲击负荷以及感性性负荷接入电网，工业环境越加复杂。
这些冲击负载和感性负载大量地消耗电网无功功率，从而拉低功率因数，造成电网电压的波动，电网的安全且正常运行受到了巨大的挑战。
于此同时负载不断地变化使固定无功补偿的传统方法完全没有办法满足现代工业环境的需要。
所以，设计具有动态调节功能的无功补偿装置对于现代工业生产具有重要的实践意义；而设计动态无功补偿器控制系统的软件，就可以更加方便的完成对于现代工业的进一步发展。
本文大致可看成以下几个部分：（1）完成了动态无功补偿装置的总体方案设计。
在分析对比传统静止无功补偿装置的优缺点后，构建了一种动态无功补偿装置拓扑结构。
并根据动态无功补偿装置的拓扑结构，设计了其控制系统方案以及主电路、操作回路电路等。
（2）动态无功补偿器的拓扑结构。
（3）完成了动态无功补偿装置的控制系统软件设计。
本章进行动态无功补偿装置的控制系统软件设计，其中主要包括PLC程序设计和显示设备监控程序设计这两部分。
通过PLC程序进行调节，然后通过显示设备将参数和各类数据直观地体现出来。
本课题重点在于设计一种动态无功补偿装置的软件，该软件能实时分析计算电网无功需求，并根据实际情况得出数据使得无功补偿装置发出无功功率的大小，使得该装置具有就地动态无功补偿的功能，稳定电压，提高电网的功率因数，使得电网稳定安全的运行。
关键词：阻抗变化；无功补偿；动态；软件AbstractWith the rapid development of society, a large number of industrial impact load and sensory load access to the power grid, the industrial environment more complex. These shock loads and inductive loads consume a large amount of reactive power in the grid, thus driving down the power factor, resulting in grid voltage fluctuations, the safety and normal operation of the grid has been a huge challenge. At the same time, the constant load changes make the traditional method of fixed reactive power compensation no way to meet the needs of modern industrial environment. Therefore, the design of dynamic adjustment function of the reactive power compensation device for the modern industrial production has important practical significance; and the design of dynamic reactive power compensation control system software, you can more easily complete the further development of modern industry.This thesis can be regarded as the following parts:Completed the dynamic reactive power compensation device overall program design. After analyzing the advantages and disadvantages of the traditional static reactive power compensation device, a dynamic reactive power compensation device topology is constructed. According to the topology of dynamic reactive power compensation device, the control system and the main circuit and operation circuit are designed.Topological structure of dynamic reactive compensator.Completed the dynamic reactive power compensation device control system software design. This chapter carries on the dynamic system of the software design of the dynamic reactive power compensation device, which mainly includes two parts: PLC program design and display device monitoring program design. Through the PLC program to adjust, and then through the display device parameters and various types of data intuitively reflected.This thesis focuses on the design of a reactive power compensation device based on IGBT dynamic software, the software can real-time analysis and calculation of reactive power demand, and according to the actual situation of the data so that the reactive power compensation device by the size of the reactive power, so that the device has a local dynamic reactive power compensation function, voltage stability, improve power the power factor of the grid, the stable and safe operation.Key words: Impedance change；Reactive power compensation；Software；Dynamic目录第1章绪论 (1)1.1研究目的及意义 (1)1.2相关技术国内外研究的现状 (1)1.3本文主要研究内容 (2)第2章动态无功补偿器的拓扑结构 (3)2.1晶闸管投切电容器式动态无功补偿器拓扑结构 (3)2.2晶闸管控制电抗器+机械式投切电容式无功补偿装置拓扑结构 (3)2.3动态无功补偿装置的拓扑结构 (5)2.4本章小结 (6)第3章动态无功补偿器总体方案设计 (7)3.1动态无功补偿装置的设计要求 (7)3.2主电路及操作回路电路设计 (7)3.2.1动态无功补偿装置主电路设计 (7)3.2.2动态无功补偿装置操作回路电路设计 (9)3.3本章小结 (11)第4章动态无功补偿装置的控制系统软件设计 (12)4.1 动态无功补偿装置PLC程序设计 (12)4.1.1 PLC程序结构图 (12)4.1.2 PLC主程序设计 (14)4.1.3 PLC子程序设计 (14)4.2动态无功补偿装置监控系统软件设计 (19)4.2.1 MCGS嵌入版组态软件结构 (20)4.2.2 MCGS组态软件用户窗口设计 (20)4.3本章小结 (23)第5章总结与体会 (24)参考文献 (25)致谢 (26)第1章绪论1.1研究目的及意义本课题是针对动态无功补偿器控制技术的研究。
目录摘要................................................................ 错误!未定义书签。
1 绪论.............................................................. 错误!未定义书签。
1.1 课题背景与意义.............................................. 错误!未定义书签。
1.1.1 无功功率的产生........................................ 错误!未定义书签。
1.1.2 无功功率的影响........................................ 错误!未定义书签。
1.1.3 无功补偿的作用........................................ 错误!未定义书签。
1.2 国内外研究现状.............................................. 错误!未定义书签。
1.3 论文的主要研究内容.......................................... 错误!未定义书签。
2 SVG的基础理论 (4)2.1 无功功率和功率因数的定义 (4)2.1.1正弦电路无功功率和功率因数 (4)2.1.2 非正弦电路无功功率和功率因数 (4)2.2 无功功率动态补偿原理 (5)2.3阻抗补偿方案 (6)2.3.1 晶闸管投切电容器TSC (6)2.3.2 晶闸管控制电抗器TCR (7)2.3.3晶闸管控制串联电容器TSC (8)2.4 电压源变流器型补偿方案 (8)2.4.1 无功功率发生器 (9)2.4.2 开关型串联基波电压补偿器 (10)3静止无功发生器（SVG）的设计 (11)3.1 静止无功发生器(SVG)主电路 (11)3.2 无功电流检测电路 (14)3.3 无功控制电路 (15)4系统仿真及分析 (17)4.1 系统仿真模型 (17)4.2 仿真结果与分析 (19)小结与体会 (23)参考文献 (24)无功功率补偿器（7000VA）设计1绪论1.1 课题背景与意义1.1.1 无功功率的产生在电网中由于大量感性负载的存在，使线路电压与线路电流在相位上存在一个角度差，这样就引出了无功功率的概念。
地铁集中式无功补偿的研究一、功率的基本概念1、功率的分类首先我们知道在交流电路中，由电源供给负载的电功率有两种：一种是有功功率，一种是无功功率。
有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率。
也就是将电能转化为其他形式的能量（机械能、光能、电能）的电功率。
无功功率是用于电路内电场和磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。
它不对外做功，但是凡是有电磁线圈的电气设备，需要建立磁场，就要消耗无功功率。
2、无功的作用电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动，电动机的转子磁场就是靠从电源取无功功率建立的。
变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压，从而完成能量的传递。
需要强调的是：无功并不是“无用”电功率，只是它不对外做功而已。
3、无功的表示无功功率用Q 表示，它的大小可以用功率因数cos φ这个参数表示：功率因数是有功功率P 与视在功率S 的比值，反映了电源输出地有功功率被有效利用的程度。
功率因数越小，系统需要从电网上吸收的无功功率越大。
4、无功补偿的定义和意义无功补偿就是采用外置的电流源补偿负载运行过程中所消耗的无功功率，提高系统的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。
22Q P P/P/S cos +==φ大多数的电力电子装置的功率因数很低，给电网带来额外的负担，并影响供电的质量。
当系统功率因数过低时：(1)系统功率因数过低，对电力系统和供电企业的影响很大(2)当用户功率因数偏低时，需要从电网上吸收无功功率，这样发电机组就要多发无功，降低了发电机效率。
(3)无功负荷在电网上传送，白白占用了输、变、配电设备的资源，使这些设备的利用率降低，达不到额定出力，增加设备投资。
(5)无功会影响系统电压，无功的传输和大量消耗，产生无功电压降，线路末端电压会很低，使系统电压不能满足要求，造成用电设备不能启动或者达不到额定功率。
无功补偿控制器软件部分毕业设计目录Ａbstract (3)摘要 (4)第一章绪论 (5)1.1课题介绍 (5)1.2 国外研究景况 (5)1.3总体方案 (6)第二章测量原理 (7)1.1功率因素的确定 (7)1.2交流采样 (8)1.3电压电流的计算 (9)第三章硬件部分 (10)3.1单片机的选择（控制单元） (10)3.2 A/D转换技术 (13)3.2.1 A/D转换概念 (13)3.2.2 8098带A/D转换器 (14)3.2.3次比较型A/D转换器 (15)3.3集成稳压 (16)3.3.1桥式整流电路 (16)3.3.2滤波电路 (17)3.3.3 线性稳压器78XX，79XX的运用 (18)3.4检测部分 (19)3.4.1电压检测 (19)3.4.2电流检测 (20)3.5执行部分 (21)3.5.1控制电路 (23)3.5.2 补偿电力电容器 /Y型的选择 (23)3.5.3电力电容器的故障 (24)3.6 相位数字化测量 (25)3.6.1相位测量的基本原理 (25)3.6.2 功率检测 (28)3.7 显示端 (30)3.8控制电路 (32)3.9系统时钟 (34)3.10复位电路 (35)3.11硬件抗干扰 (35)第4章软件部分 (38)4.1相位差计算子程序流程图( 图4.1 ) (40)4.2控制子程序流程图 ( 图4.2 ) (40)4.3余弦函数子程序 (40)4.4软件抗干扰设计 (40)结束语 (42)参考文献 (44)致谢 (45)附录 (46)Ａbstract摘要本文介绍了无功功率自动补偿控制器。
其主要面向220V 工业电力网。
实验基于单片机8098的运用来对所采样的电压和电流进行测量和比较，并进行相应的补偿，结果通过四个LED数码管显示出来。
本次以16位8098单片机为核心，其中运用到单片机8098中的A/D转换的单元，可编程高速输入端口单元，以及监测单元看门狗系统。
无功补偿设计范文无功补偿是电力系统中常用的电力质量调节手段之一，它能够改善系统的功率因数，减少无功功率的流动，并提高电网的稳定性和效率。
无功补偿技术的设计涉及到无功功率的计算与补偿装置的选型、布置等一系列步骤。
本文将从无功功率计算、无功补偿装置的选用及布置以及无功补偿设计过程中需要考虑的因素等方面进行讨论。
首先，无功功率的计算是无功补偿设计的基础。
无功功率可被分为感性无功功率和容性无功功率。
感性无功功率是指电源所吸收的无功功率，而容性无功功率是指电源所释放的无功功率。
无功功率计算的关键是计算感性无功功率和容性无功功率的大小。
计算公式如下：感性无功功率（Qc）= U^2 * sin(Phi) * I / 1000容性无功功率（Ql）= U^2 * sin(Phi) * I / 1000其中，U为电压的有效值，Phi为电流相位角，I为电流有效值。
根据无功功率的计算结果，可以选择合适的无功补偿装置进行补偿。
常见的无功补偿装置包括电容器、静态无功发生器（SVC）、静止无功发生器（STATCOM）等。
电容器广泛应用于电网中的小容量无功补偿，它能够提供恒定容性无功，改善电网的功率因数。
静态无功发生器是一种通过控制功率电子器件的无功生成和吸收来实现无功补偿的装置，它能够提供可调容性无功，并且具有响应速度快、可靠性高的特点。
静止无功发生器是一种新型无功补偿装置，它采用高频开关元件，能够提供快速且精确的容性或感性无功补偿。
在无功补偿装置的布置方面，需要考虑到电网的拓扑结构和电力负荷的分布。
布置无功补偿装置的目的是在电力系统中合理地分布无功功率，减少传输损耗和电力系统的压降。
一般地，无功补偿装置应该布置在输电线路和变电站之间，以减少系统的无功功率流动和提高电网的稳定性。
此外，还需要考虑到无功补偿装置的容量和数量，以及补偿装置的可靠性和经济性等因素。
在无功补偿设计过程中，还需要考虑到一些其他因素。
例如，无功补偿装置应具有高性能的控制系统，能够实现精确的无功调节和快速的响应速度。
BI YE SHE JI（二零届）集中式无功功率补偿器的硬件电路设计所在学院专业班级测控技术与仪器学生姓名学号指导教师职称完成日期年月摘要本课题以无功补偿原理为基础，设计了一种集中式无功功率补偿器。
该装置以电网所监测到的数据为依据，以城镇低压网220V电压的无功补偿为对象，对相应装置的感、容性进行判断，通过投切以完成无功功率的补偿。
本文主要研究了无功补偿对电网性能的改善，以及控制器的硬件的配置。
系统采用的是89C52单片机，89C52是INTEL公司MCS-51系列单片机中比较基本的产品，采用了INTEL公司可靠的CHMOS工艺技术制造的高性能8位单片机，是属于标准的MCS-51的HCMOS产品。
此软件使用C语言进行编译。
A/D转换采用了MAX197，MAX197是Maxim公司推出的具有12位测量精度的高速A/D 转换芯片，他只需单一电源供电，而且转换时间很短(6ms)，并且具有8路输入通道，还提供了标准并行接口——8位三态数据I/O口，可以和大部分的单片机直接接口，使用相当方便。
8255乃是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，它有3个8位并行I/O口。
而且具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片（40引脚）。
其各口的功能可由软件选择，使用相当灵活，通用性很强。
关键词：无功补偿,单片机，A/D转换器，8255The Design of Hardware Circuit of Centralized ReactivePower CompensatorAbstractThis topic in reactive compensation principle as the foundation, design a kind of centralized reactive power compensator. This device with grid based on the data to monitor, 220V voltage in town of reactive power compensation for object, the corresponding device feeling, capacitive judge, through the vote to accomplish the cutting of reactive power compensation. This article mainly researches for grid reactive power compensation, and improve the performance of the hardware and software configurations. ControllerSystem through 89C52. 89C52 is the INTEL corporation, in 51 series microcontroller MCS - basic products, it USES the INTEL company reliable CHMOS technology manufacturing high performance 8-bit microcontroller, belongs to the standards of the MCS - 51 HCMOS products. Using C language software compilation. A/D conversion MAX197, Maxim MAX197 is adopted with 12 out the measurement precision of the high speed A/D conversion chip, just A single power supply, and the conversion time is very short (6ms), which has eight road input channel, also provides standard parallel interface - eight three states data I/O port, can directly interface, with most SCM is so easy to use. The Intel company 8255 is production programmable parallel I/O interface chip, there are 3 eight parallel the I/O port. Have three channels 3 kinds of method of working programmable parallel interface chip (40 pins). Its each mouth function can be used by the software options, flexible, strong commonality.Keywords: reactive power compensation, A/D conversion,8255目录摘要.......................................................................................................................... I II Abstract ........................................................................................................................ I V 1 绪论. (1)1.1研究背景 (1)1.2无功功率补偿的发展状况 (2)1.3课题研究的主要内容 (4)2设备方案设计与总体设计 (5)2.1无功功率补偿的原理 (5)2.2 系统总体框图 (7)3硬件设计 (8)3.1 硬件设计框图及说明 (8)3.2单片机芯片选择 (9)3.3 电压互感器、电流互感器 (10)3.3.1 电压互感器 (10)3.2.2 电流互感器 (11)3.2 A/D转换器MAX197与单片机接口电路 (11)3.3可编程并行接口芯片8255接口电路 (13)3.3.1 8255与单片机接口电路 (13)3.3.1 8255与数码管接口电路 (14)3.3.1 8255与发光二极管接口电路 (15)3.4 外部数据存储器扩展 (15)3.5地址锁存器74LS373、译码器74HC138 (16)3.5.1 地址锁存器74LS373 (16)3.5.2 译码器74HC138 (17)4软件设计 (18)4.1设计核心 (18)4.2程序流程图 (18)4.2.1判断电压过零点 (18)4.2.2检测电流信号、确定功率因数及负载特性 (19)4.3查表程序代码 (19)结论 (21)参考文献 (22)致谢 (24)附录 (25)附录图1 查询表表一I1为正，I2为负 (25)附录图2查询表表二I1为正，I2为正 (27)附录图3 系统硬件连线图 (30)1 绪论1.1研究背景目前，我国的大部分电网，普遍存在着功率因数低、电网线损大的情况。
摘要本研究以电网无功补偿改造为背景，研制了一种低压无功功率补偿控制器。
作为无功补偿控制器和电网监测器的统一体，该装置以实时的电网监测数据为依据，以低压网（220V）为补偿对象。
本文主要研究了对电网性能的改善，电网最佳补偿点的位置和容量配置，及控制器的软，硬件设计。
系统硬件采用16位单片机系统，具有运算速度高，实时性好的特点；软件使用高级编程语言汇编语言，遵循模块化设计原则，极大的提高了系统的通用性和维护的简易程度，该系统在实时监测数据的基础上，对低压网进行无功补偿。
该装置人机操作界面简单。
关键词：无功补偿，电力电容，单片机。
AbstractThis thesis is to design a controller which is under background of the reconstruction of the reactive power compensation.As the combination of reactive power cotroller and eletric power system measurement ,this drivce’s working theory is based on the real-time data of the eletric power system and it’s intention is to complete the most felicitious compensation for the reactive power which is exits in the 220V electric power wrie.the main part of the thesis includes the ameliorating of the net which comes from the reactive power compensate,the most felicitous compensating position and the hardware and the software design.This device’s hardware core is the 16-bit MCU which has many merits such as high operating speed .the software design adopts language of semble language which is a special advanced programming language and in the process of program ,we use the method of modularization which can improve the universal trait of the program and simplify the device’s maintenance. The device has simple interface of man-machine operating.第一章绪论1．1研究背景目前，我国的电网，特别是广大的农村电网，普遍存在功率因数较低，电网线损较大的情况。
集中式光伏电站动态无功补偿的研究与应用随着光伏发电技术的不断推广和发展，集中式光伏电站已成为国内外的主流建设形式。
但是，随着光伏电站的规模越来越大，经常会出现系统电压波动、功率因素下降等问题，这不仅会影响光伏电站的发电效率，也会对电网的稳定运行造成影响。
因此，进行集中式光伏电站动态无功补偿研究与应用，可以有效解决以上问题。
1. 动态无功补偿原理动态无功补偿是指在电网交流电压和电流的时变偏差下，维持电网功率因数接近于1的一种补偿措施。
动态无功补偿器可以根据系统电网的需求，自动调节无功功率，达到计划好的功率因素值，使得电网的电压和频率保持稳定。
动态无功补偿器通过控制电容电抗器的导通与截止来实现对无功功率的调节，从而控制电站的发电功率。
当电网中存在较大负载时，补偿器会自动投入，通过压缩容性电流的作用，提供电网所需要的无功功率；当负载下降时，补偿器会自动退出，以防止过度的补偿导致电网电压过高或过低。
动态无功补偿器可以分为静止无功补偿器和动态无功补偿器两种。
其中静止无功补偿器只能提供固定值的无功补偿，无法适应电网的实际变化；而动态无功补偿器可以根据电网的需求提供动态无功补偿，保持电网的稳定运行。
动态无功补偿技术在光伏电站中的应用可以有效地保持电网的稳定，提高光伏电站的发电效率。
针对集中式光伏电站的特点，多项研究成果得出了较为成熟的无功补偿方案。
首先，为了实现无功补偿器的自动化控制，需要对补偿器的控制算法进行研究。
早期的无功补偿系统主要采用传统的PID调节算法来进行控制，但这种算法存在响应速度慢、调节精度不高等问题。
目前，改进的控制算法包括模型预测控制（MPC）、自适应控制等，可以提高无功补偿器的稳定性和响应速度。
其次，需要针对光伏电站的运行情况，在电容电抗器的选型和设计上做出相应的工作。
在电容电抗器的选择中，需要考虑其容量、电压等参数，以适应不同负载下的无功补偿需求。
在电容电抗器的设计中，需要考虑其结构、散热系统等特点，以保证其长期稳定运行。
电网无功自动补偿软件的设计付周兴赵建文（西安科技学院陕西西安，710054）摘要：介绍了一种无功补偿控制器中的软件设计。
该软件设计巧妙，确保了功率因数角检测的精度，使系统具有较强的抗干扰能力。
关键词：单片机干扰软件0 引言随着计算机技术在电网中的应用的进一步发展，单片机控制的无功补偿装置的使用也已经很多。
作为微机控制系统，其软件质量的高低直接关系到补偿设备运行状况。
另外，微机系统在现场使用时会受到各种噪声干扰，干扰源的存在使得数据采集的误差加大、控制系统失灵、程序运行失常等。
微机系统的抗干扰除了硬件技术之外，软件抗干扰也是一个重要的方面。
本文从补偿控制器的软件设计的角度出发，论述了一种高效的无功补偿软件编程方法和抗干扰措施，提高了系统的可靠性。
1 无功补偿的硬件电路原理如图1，它是以单片机8031最小系统为核心的。
单片机能根据T0、T1端的脉冲计数后计算出功率因数角，作为投切电容的主要依据，当功率因数角大于18°（功率因数小于0．95）时发出投入电容器指令；当功率因数角小于11°（功率因数大于0．98）时发出切除电容器指令；功率因数角在11°与18°之间时，单片机发出不投亦不切电容指令。
与此同时，系统无功电流检测环节检测无功电流余量，当电网无功电流小于单台（组）电容器无功电流量时，轻载信号有效，控制器维持电容投切状况不变，有效的杜绝了反复投切现象的发生。
另外，单片机还要对电网过压作出判断，高过压时发出全部切除电容指令；低过压时，发出不投可切电容指令。
执行指令由p1口送出。
电容投切采取“先投先切开始。
后投后切”的循环方式，投切均从P1．02 软件设计本系统的软件包括主程序、子程序和CPU抗干扰程序。
子程序又包括功率因数角计算及滤波子程序、延时子程序、自检程序等。
2．1 主程序设计主程序主要完成初始化、功率因数角的判断、过压和轻载的判断处理、子程序的调用与协调、投切电容指令的发出等功能。
BI YE SHE JI（二零届）集中式无功功率补偿器的软件设计所在学院专业班级测控技术与仪器学生姓名学号指导教师职称完成日期年月摘要近年来，随着变配电网络的不断发展，以及用户对电网无功电源的要求的日益提高，功率因数的提高正在逐渐成为一项重要的技术工作。
功率因数的高低，直接影响到用户的用电质量。
解决好电网的无功补偿问题，对社会、经济都有着极其重要的意义。
本文介绍了一种基于单片机AT89C52的集中式无功功率补偿器。
该补偿器采用三相平衡电路，通过检测B、C相的电压与A相的电流来获得相位差，从而得到功率因数。
采用型号为MAX197的A/D转换器进行数据采集，通过单片机AT89C52实现数据处理以及输入、输出的控制，通过8255接口芯片输出并显示功率因数及电容投切状态。
经过本补偿器补偿后，系统的功率因数可达到0.95以上。
本文主要侧重于介绍此功率补偿器的软件部分，列出了详细的软件程序流程图，并给出了部分程序的代码。
关键词：无功补偿，功率因数，软件设计The Design of Software of Centralized Reactive PowerCompensatorAbstractIn recent years, with the continuous development of power distribution network, and the increasing requirement of reactive power, how to increase power factor is gradually becoming an important technical work. Power factor directly affects the quality of electricity using. It has a very important significance for our social and economic to solve the problem of reactive power compensation.This paper introduces a centralized SCM AT89C52 based reactive power compensation. The compensation circuit is a three-phase equilibrium, we obtain the phase difference by detecting the phase of BC voltage and A current, then get the power factor. We use the A/D convert MAX197 to collect data, SCM AT89C52 for data processing , input and output control. Output and display the power factor and capacitance of switching state from 8255 parallel port. The system’s power factor can reach 0.95, after the compensation of this compensator.This article mainly describes the software part of this compensator, and detailed software program flow chart and some program code is listed here.Keywords: reactive power compensator , power factor, software design目录摘要.......................................................................................................................... I II Abstract........................................................................................................................ I V 1 绪论. (1)1.1课题的来源 (1)1.2课题的意义 (1)1.3无功补偿技术国内外发展现状 (2)1.4课题研究的主要内容 (3)2集中式无功功率补偿器总体设计概述 (5)2.1总体设计方案 (5)2.2原理分析与参数计算 (5)2.2.1相位差的测量与计算 (5)2.2.2电容组数计算 (7)2.3算法说明及简化 (8)3硬件设计 (9)3.1单片机接口电路设计框图 (9)3.2硬件选择说明 (9)3.3芯片控制端口地址分配 (10)3.3.1 A/D转换器MAX197控制端口地址 (10)3.3.2接口芯片8255（1）控制端口地址 (11)3.3.3接口芯片8255（2）控制端口地址 (11)3.3.3数据存储器芯片6264地址范围 (11)4软件设计（主体部分） (12)4.1软件设计思路 (12)4.2 程序流程图及说明 (12)4.2.1主程序 (12)4.2.2子程序1：检测并确定电压过零点 (14)4.2.3子程序2：确定功率因数、判断感容性 (14)4.2.4子程序3：排序及数字滤波 (15)4.2.5子程序4：控制电容投切 (16)4.3部分程序介绍 (17)4.3.1按键扫描程序 (17)4.3.2冒泡排序与数字滤波程序 (22)4.3.3查表程序 (23)结论 (25)参考文献 (26)致谢 (28)附录 (29)附录1 功率因数查询表 (29)附录2 单片机接口电路图 (34)1 绪论1.1课题的来源近年来，随着变配电网络的不断发展，以及用户对电网无功电源的要求的日益提高，功率因数的提高正在逐渐成为一项重要的技术工作。
用户功率因数的高低，直接关系到电网中的功率与电能的损耗，关系到供电线路的电压损失和波动，而且关系到电能节约以及用户的用电质量。
因此，如何提高配电网络的功率因数，已经成为一个值得广大供电企业深入研究的重要课题。
电力系统中，电网的传输功率包括功功率和无功功率。
在供电系统中，大多数用电设备都具有电感特性，这些设备不仅需要吸收有功功率，还需吸收无功功率来产生其正常工作所必需的交变磁场。
根据有功功率=视在功率×功率因数，可知在一定的额定电压和额定电流下，电网的功率因数越高，有功功率所占的比重就越大。
电网的自然平均功率因数一般在0.70～0.85 之间，企业消耗的无功功率占总功率的60%-70%，约占有功功率的60%-90%。
若将功率因数提高到0.95 以上，则无功消耗只占有功消耗的30%左右。
根据《全国供用电规则》的规定，一般工业用户的功率因数在0.85～0.9 以上,凡功率因数不能达到指标的用户，供电部门可终止或限制对其供电。
因此，对于工业用户来说，提高功率因数势在必行。
提高功率因数的方法主要有两种，即提高自然功率因数法和无功补偿法。
提高自然功率因数法，是指通过降低各变电、用电设备所需的无功功率来改善与提高其功率因数的方法。
这种方法是最经济的提高功率因数的方法，因为它不需要增加投资。
若工业用户采用提高自然功率因数法后，其功率因数仍没有达到《全国供用电规则》的要求，这时就需要设置无功补偿装置来对功率因数进行人工补偿。
无功补偿法，是指采用无功补偿设备来补偿用电设备的无功功率，以达到提高功率因数的目的。
本课题的思想就是采用无功补偿法，运用单片机实现无功功率因数的补偿，使系统的功率因数达到0.95以上。
1.2课题的意义若无功功率太低, 会对电网带来许多不利的影响。
基本上的交流电源设备都是根据其额定电压和额定电流来进行设计、制造和使用的。
若功率因数过低，电源提供给负载的有功功率就相对偏低，这样电源设备的潜力就无法得到充分利用。
另一方面，设备的功率因数低，必然要求输电线路中的电流更大，这就促使工厂增大内部启动控制装置、测量仪表等设备的规格，增大了投资费用。
同时也会使得输电线路上得有功功率损耗增大，引起加在用电设备的电压下降，严重影响其正常运行。
除此之外，对于发电设备来说，无功电流的增大会增强发电机转子的去磁效应，使得励磁电流过度增大，进而造成转子绕组的温度升高而超过允许范围。
为了保证转子绕组的正常工作，发电机就不能达到预期设定的出力，影响机组的发电量。
电网中的大部分用电设备，如变压器、电动机等，都具有电感特性，在工作过程中都需要吸收一定的无功功率。
在电网中安装并联电容器等无功补偿设备，可以补偿感性负载所消耗的无功功率，减少电源向感性负载提供的无功功率。
对于供电系统来说，提高功率因数可以使发电机有尽量多的有功功率，在最大程度上利用发电机的容量，以便充分利用系统内各发电变电设备的容量，增加其输电能力。
对于用电企业来说，提高功率因数可以提高企业各用电设备的利用率及其工作效率，充分体现企业的设备潜在动力，为企业节约电能，减少电费支出，从而降低生产成本。
总的来说，功率因数的提高可以降低输电线路的功率和电压损失，提高电网的输电效率，减弱电压的波动，保证各用电设备的运行条件，使其可以正常稳定地工作，从而有效改善和提高用电质量。
因此，提高功率因数不仅对提高用户的用电质量有所帮助，更对整个供电系统节约电力资源有着重要意义。
1.3无功补偿技术国内外发展现状无功补偿技术的发展经历了从同步调相机到开关投切固定电容，到静止无功补偿器（SVC），直到今天的静止无功发生器（SVG）等几个不同的阶段。
其中，同步调相机响应速度慢，损耗大，噪音大，且技术陈旧，已是淘汰技术；开关投切固定电容属于慢响应补偿方式，其连续性及可控能力差，也已逐渐淘汰；静止无功补偿器SVC是目前相对先进的实用无功补偿技术，并且已在电力系统中广泛应用；静止无功发生器SVG是一种更为先进的新型静止型无功补偿装置，是灵活柔性交流输电系统（FACTS）技术和定制电力（CP）技术的重要组成部分，已成为现代无功功率补偿装置的发展方向。
静止无功发生器（SVG）是出现于20世纪80年代的相对先进的静止无功补偿装置，又被称为静止同步补偿器（STATCOM）。
日本、美国、德国等国家的政府及科研单位一开始就相当重视SVG装置的研制。
1980年，第一台20Mvar 的SVG由日本研制成功。
