无功补偿智能控制器设计毕业设计

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静止无功补偿器(SVC)仿真研究毕业论文

中国矿业大学本科生毕业设计姓名：张贵稀学号：21056373 学院：应用技术学院专业：电气工程及其自动化设计题目：静止无功补偿器（SVC）仿真研究专题：指导教师：马草原、王崇林职称：讲师、教授2009年6月徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院应用学院专业年级电气05－1 学生姓名张贵稀任务下达日期：2009年3月9 日毕业设计日期：2009年3月9日至2009年6月5日毕业设计题目：静止无功补偿器（SVC）仿真研究毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：低功率因数是供电系统普遍存在的问题，已成为供电领域迫切需要解决的重要课题之一。

无功补偿是维持电网电压稳定，维护电力系统安全运行的重要手段。

无功补偿技术是当前研究的热点之一。

无功补偿技术主要包括大功率电子器件、无功电流检测方法、无功的补偿控制技术等主要内容。

基于本国国情，在我国较长一段时间内，静止无功补偿器(SVC)仍然占据重要地位，因此，本文选择以静止无功补偿器((SVC)为无功补偿研究对象。

本课题要求：1 熟悉SVC主电路的结构特点；2 分析SVC的工作原理，建立合适的模型；3 熟悉SVC的常规控制策略；4 利用PSCAD建立SVC的仿真模型并利用仿真模型分析SVC对负荷进行无功补偿的过程。

院长签字：指导教师签字：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：评阅教师签字：年月日中国矿业大学毕业论文评阅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：评阅教师签字：年月日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩摘要电网功率因数偏低已成为当今供电领域迫切需要解决的重要课题之一。

基于STM32智能无功补偿控制器的设计

性破坏事故．影响系统的稳定性、经济性。如果不进行无功补偿，在正常运行时．会反复地使负载的无功功率在很大的范围内波动．不仅使
电气设备得不到充分的利用．网络传输能力下降，损耗增加，甚至还会导致设备损坏、系统瘫痪。
１．补偿方案的研究
图３继电器驱动电路
３．软件系统设计
目前市场存在的大部分实用型低压无功补偿控制器只是对第一
象限中的功率因数进行补偿．当功率因数越过第四象限到达第三象限时的情况没能很好地处理．本次设计能很好解决这种情况的存在，防止漂移到第三象限。正常情况下工作在第一象限．功率因数下降时对三相进行共பைடு நூலகம் ．当出现过补超过容性线到达第二象限开始切除电容。
目前．许多无功补偿控制器采用的是以无功电流或者无功缺额为投切依据．由于无功电流型控制器中无功电流的获取电路非常复杂，算法实现难度较大：无功缺额型控制器补偿效果较好，但限于成本和技术要求．只是少部分控制器采用。综合考虑，本设计采用功率因数为主判据．有功和无功功率为辅助判据，ＣＳ５４６３电能计量芯片搭配３２位ＳＴＭ３２ＦｌＯ１ＡＲＭ机的设计方案．能够很好地完成对电网的监测．并自动对供电系统实现无功补偿。
２．硬件系统的设计
硬件主要包括三部分：控制板、面板和电源板。控制板包括ＡＲＭ主控芯片；电压、电流采集通道；基于ＣＳ５４６３的功率运算部分。面板主要是显示部分和按键。电源板包括ＡＣ／ＤＣ模块和继电器输出。系统原理图如图１所示

无功补偿设计范文

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。

基于单片机的无功功率测量及补偿装置设计

中国矿业大学本科生毕业论文（设计）题目：基于单片机的电力系统无功功率测量及自动补偿装置的设计*名：**学院：机电工程学院专业：电气工程及其自动化班级：2006.2学号：**********指导教师：***完成时间：2008.6.182008年 6 月18 日基于单片机的电力系统无功功率测量及自动补偿装置的设计摘要在电网中由于感性负载的大量使用，使得大量的无功功率在电网中流动，造成了电能的浪费和电压的不稳定，甚至损坏设备，所以研制一种无功功率补偿设备很有必要。

虽然在市场中有许多种无功功率补偿控制器，但是大多补偿精度不够、跟踪补偿速度慢，本文的目的是研究一种价格便宜，性能优良的无功功率补偿控制装置，满足对这方面产品的需求。

无功补偿电容器的投切器件较多，其投切的平稳度和使用寿命也相差很大，因此投切器件的选择是非常重要的。

本文在分析低压无功补偿装置各种投切开关优缺点的基础上，采用集交流接触器与固态继电器二者优点于一身的复合开关作为电容器的投切开关，研制一种具有无功补偿、功率因数显示等多种功能的综合自动化装置。

采用此种开关投切电容器，克服了纯晶闸管电子开关长期承载电容器电流时，功耗大，发热高的缺点。

关键词：无功补偿器；复合开关；8051Based on SCM's Power System Reactive Power Measurement andAutomatic Compensation Device DesignAbstractBecause a lot of inductive loads are used, there is much Reactive Power in electric power, as a result, a lot of power is wasted. At the same time, it effects power badly and will reduce the natural life of the electrical equipment, especially it will break the equipment, so it is indispensable to study and develop a Reactive Power Compensator. In the market, there are kingds of Reactive Power Compensator, but many of them are not accurate, or quickly enough; only a bit of products are good on the compensatory effect and time. The aim of the paper is to develop a new kind of Reactive Power Compensator, which can resolve the lack of the products.There were many switching device of capacitors and the degree of stability and operating life of which were different, so the selection of switching device was very important. On the basis of analyzing merits and faults of various switches of low-voltage reactive compensation device, electromechanical combination switch which had the merits of AC contactor and the solid state relay was employed, and an integrated automation device was studied, which had reactive power compensation and other functions, such as power factor. Using the switch could overcome the faults of thyristor electronic switch when long-time bearing capacitor current, such as high power consumption and high quantity of heat.Keywords:r eactive power compensator; combination switch; 8051目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 无功补偿装置的发展概况 (1)1.2.1 同步调相机 (1)1.2.2 并联电容器 (1)1.2.3 静止无功补偿装置 (2)1.3 无功补偿装置中存在的问题 (2)1.4 无功补偿技术的发展趋势 (3)1.5 本课题的主要工作 (3)第二章无功补偿理论的研究 (4)2.1 功率因数及相关知识 (4)2.2 无功功率补偿的作用及意义 (6)第三章无功补偿方式补偿容量的研究 (7)3.1 无功补偿方式的选择 (7)3.1.1 低压集中补偿方式 (7)3.1.2 分散补偿方式 (8)3.1.3 用户终端就地补偿方式 (8)3.2 无功补偿容量的计算 (8)3.3 电容的接法及分组方式 (9)第四章电容器组投切元件的选择 (10)4.1 交流接触器 (10)4.2 晶闸管电子开关 (10)4.3 固态继电器 (11)4.4 复合开关 (11)4.4.1 复合开关的特点 (12)4.4.2 复合开关的工作原理 (12)4.5 复合开关的工作过程 (12)第五章控制系统的硬件软件设计 (14)5.1 系统的总体设计 (14)5.2 系统的硬件结构 (15)5.3 控制系统的硬件电路设计 (15)5.3.1 单片机型号的选择 (15)5.3.2 电源电路设计 (16)5.3.3 采样电路设计 (17)5.3.4 模拟量的A/D转换 (18)5.3.5 功率因数的测量电路 (19)5.3.6 复位电路 (21)5.3.7 显示电路 (23)5.3.8 驱动电路 (24)5.4 无功补偿投切判据分析 (26)5.4.1 功率因数作为投切判据 (26)5.4.2 无功功率作为投切判据 (27)5.5 控制系统的软件设计 (27)5.5.1 控制系统的流程图 (27)5.5.2 功率因数角的测量 (28)5.5.3 由功率因数角计算功率因数和无功功率 (29)5.5.4 电容器组的投切控制 (30)5.6 抗干扰措施 (30)第六章总结与展望 (31)6.1 总结 (31)6.2 展望 (31)参考文献 (32)致谢 (34)附录 (35)1 控制系统电路原理图 (35)2 PCB布线图 (35)3 控制系统的部分程序 (35)第一章绪论1.1 引言电力系统参数变化及波动性负荷造成局部电网电压不稳及功率因数恶化严重影响电能质量，影响自动化设备的电气寿命，制约企业生产效率的提高，同时企业还可能因为电能质量未达标而承受高线损及罚款等经济损失。

基于单片机无功功率的补偿控制系统的设计

基于单片机无功功率的补偿控制系统的设计
本文主要介绍一种基于单片机的无功功率补偿控制系统的设计。

该系统的核心是基于单片机的微处理技术，由CPU、存储单元、I/O模块组成，通过参数配置、控制策略制定来实现智能恒压控制和无功功率补偿。

与普通控制系统相比，这种控制系统具有力控制稳定性好、调节响应速度快和参数设置方便等一系列特点.
该系统能够根据对无功功率的测量实时更新和优化负载插补量，以提高电网供电质量。

同时，该系统可以控制是否补偿无功功率以及补偿的百分比，根据实际的无功功率实时配置补偿因子以获取最佳补偿值。

当充电机过载或者供电电压较低时，该系统也可以在线调控无功功率的补偿量，保障负载的电压稳定。

此外，为方便用户操作，该系统还设置了一个可编程人机界面，方便用户查看和设置参数。

总之，基于单片机的无功功率补偿控制系统能够有效提高电网供电质量，保障负载的电压稳定，提升用户使用体验。

无功补偿器设计

第I章绪论第1章绪论1.1课题背景电力是我国的主要二次能源，随着国民经济的发展，节电降耗、减少生产成本是企业追逐的目标。

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、异步电动机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。

无功功率增加会导致电流的增大，设备及线路的损耗增加，导致大量有功电能损耗。

同时使功率因数偏低、系统电压下降.无功功率如果不能就地补偿，用户负荷所需要的无功功率全靠发、配电设备长距离提供，就会使配电、输电和发电设施不能充分发挥作用，降低发、输电的能力，使电网的供电质量恶化，严重时可能会使系统电压崩溃，造成大面积停电事故。

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1200亿千瓦时。

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。

近年来，随着电网负荷的增加，对无功功率的要求也与日俱增。

由于无功功率同有功功率一样，是保证电能质量不可分割的一部分。

所以在电力系统中要保持无功功率就地平衡，就需要装设无功补偿设备，这对电力系统安全、可靠运行有着很重要的意义〔251。

无功补偿技术对于提高电力系统的电能质量和挖掘电网的潜力是十分必要的。

其主要作用包括提高负载和系统的功率因数、减少设备容量和功率损耗、稳定电压、提高供电质量、提高系统输电稳定性和输电能力、平衡三相负载的功率等。

因此，无功功率补偿就成为保证电网高质量运行的重要手段之一，也是电力系统研究领域的一个重大课题。

我国与世界上的发达国家相比，在功率因数和补偿深度方面还有较大差距，因此在配电网改造中推广无功补偿技术是一个值得关注的实际课题。

西北工业大学硕1研究生学位论文基于嵌入式操作系统的无功补偿控制器设计1.2无功补偿技术的发展现状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。

基于单片机的无功补偿系统的设计

6时间进程查阅搜集pic18f8723系列单片机资料驱动电路的设计与计算第10补偿电路的设计与计算第11主电路的整体设计与计算第12电路仿真初步设计设计第13最终确立电路的仿真设计第14电路图的绘制与论文输入第15图纸论文的审核第16图纸论文的修改第17整理材料第18准备讲稿参加论文答辩7参考文献
本科毕业设计开题报告
指导教师意见:
毕业设计领导小组意见:
教师签字：年月日
组长签字：年月日
第 16 周第 17 周第 18 周
图纸、论文的修改整理材料准备讲稿，参加论文答辩
7、参考文献： [1]王兆安，刘进军。电力电子技术。北京：机械工业出版社，2009. [2]罗安。电网谐波治理和无功补偿技术的装备。北京：中国电力出版社，2009. [3]姜齐荣,王强,韩英铎.新型静止无功发生器（ASVG）装置的建模及控制.清华大学学报（自然科学版）,2011(7)：21－25 [4]钱可，李常青.电力系统微机保护算法综合性能研究.电力自动化设备，2010,25(5)： 43-45 [5]张红,王诚梅.电力系统常用交流采样方法比较.华北电力技术，2010, (4)：25－27
amyotrophic lateral sclerosis[J] . Journal of Neurology, 2010 [12]N G Hingorani,L Gyugyi.Understanding FACTS.The Lnstitute of Electrical Engineers,Inc.New York,2010,26(2):221-223 [13]LGyugi.Power Electronics in Electric Utilities Static VAR
电压检测
通讯接口

电压无功控制系统智能控制器的设计

1.1 课题概论.................................................................................................1 1.2 本设计的目的及意义.............................................................................1 1.3 国内外现状及发展趋势.........................................................................1
1.3.1 国内外现状.................................................................................1 1.3.2 发展趋势.....................................................................................2 1.4 本设计需要解决的问题........................................................................3 2 无功补偿技术相关研究.....................................................................................4 2.1 无功补偿的基本原理.............................................................................4 2.1.1 无功功率校正功率因素的原理.................................................4 2.1.2 无功补偿实现电压调整的原理.................................................5 2.2 低压无功补偿分析.................................................................................6 2.3 对于此补偿方式的研究.........................................................................7 2.3.1 无功补偿容量的确定.................................................................7 2.3.2 补偿电容器组的接线方式.........................................................9 2.4. 电容器的分组....................................................................................10 3 人工智能在无功补偿控制系统的应用研究...................................................11 3.1 无功补偿模糊控制器设计的理论基础...............................................11 3.1.1 模糊控制器设计的数学方法...................................................11 3.1.2 无功补偿模糊控制系统的设计...............................................13 3.1.3 无功补偿模糊控制器的设计...................................................14 3.2.无功补偿模糊控制器的实现.............................................................. 16 3.2.1 确定系统的控制量和被控量...................................................16

基于单片机的智能无功补偿仪的设计

1 引言随着电力系统的快速发展，电力网容量不断增大，结构日趋复杂，电力系统中的自动化设备的运用越来越广泛。

在电力负荷中，有相当一部分是感性负荷，它不仅消耗大量的有用功功率，也吸收大量的无功功率从而造成功率因数下降，导致无功电源不足，系统电压降低，损耗电能，降低供电能力。

因此提高功率因数，可以保证供电系统安全运行并减少电能损耗，节约电能。

一般情况下功率因cosφ大于0.9而小于1。

由于感性电流是随机的，因此补偿电容器的投切也要随时跟踪变化。

本文介绍的便是这样一种智能型无功补偿仪器。

2 无功功率的基础知识在正弦电路中，负载是线性的，电路中的电压和电流都是正弦波。

设电压和电流可以分别表示为式中:—电流滞后电压的相角。

电流i被分解为和电压同相位的分量ip和比电压滞后90°的分量iq·ip和iq分别为电路的有功功率P就是其平均功率，即电路的无功功率定义为:可以看出，Q就是上式中被积函数的第二项无功功率分量uiq的变化幅度。

uiq的平均值为零，表示了其能量交换而并不消耗功率。

Q表示了这种能量交换的幅度。

在单相电路中，这种能量交换通常是电源和具有储能元件的负载之间进行的。

从上式可以看出，真正的功率消耗是由被积函数的第一项有功功率分量uip 产生的。

因此，把上式所描述的ip和iq分别称为正弦电路的有功电流分量和无功电流分量。

对于发电机和变压器等电器设备来说，其额定电流值与导线的截面积及铜损耗有关，其额定电压和绕组电气绝缘有关，在工作频率一定的情况下，其额定电压还和铁心尺寸及铁心损耗有关。

因此，工程上把电压电流有效值的乘积作为电器设备功率设计极限值，这个值也是电器设备最大可利用容量。

因此，引入如下视在功率的概念:S=UI可知，有功功率P的最大值为视在功率S，P越接近S，电气设备的容量越得到充分的利用。

为反映P接近S的程度，定义有功功率和视在功率的比值为功率因数。

可以看出来，在正弦电路中，功率因数是由电压和电流之间的相角差决定的。

无功补偿控制器的设计要求及设计方法电工仪器仪表

无功补偿把握器的设计要求及设计方法 -电工仪器仪表无功补偿把握器是无功补偿装置的核心部件，具有举足轻重的地位，大部分无功补偿装置的生产厂家都是买来把握器然后自行装配整机，具有设计制造把握器力量的厂家不多，能够设计制造出性能优异的把握器的厂家更是凤毛麟角。

1、对测量精度的要求要实现精确的无功补偿就必需对无功电流进行精确的测量。

由于电压的变化范围较小，因此对电压的测量精度要求不高，通常有1%的测量精度就足够了。

通常的状况下，不测量电压也可以实现很好的无功补偿把握，对电压的测量主要是为了实现过压、欠压、以及缺相等爱护功能。

对电流的测量灵敏度要求要高一些。

对于使用8位单片机的低档把握器，测量灵敏度要达到1%以上。

留意这里强调的是“测量灵敏度”而不是“测量精度”， 1%的电流测量灵敏度即相当于可以区分1%的电流变化，例如电流互感器的一次电流为500A，则意味着可以区分从100A到105A的电流变化，并不要求100A的电流测量值确定精确。

对于使用DSP或32位单片机的高档把握器，测量灵敏度要达到0.1%以上，否则就谈不到高档了。

同样的道理，测量的灵敏度要达到0.1%，意味着测量值应当有4位有效数字，但同样并不要求确定精确。

对无功补偿把握器要求0.1%的测量精度是不现实的，也没有实际意义。

但是把握器的测量值最好能在现场进行校正。

对功率因数测量的灵敏度最好要达到0.001。

精确地说，应当是对相位差的测量要求，由于测量无功功率并不需要使用功率因数值。

这里要强调一点，对无功电流的计算应当使用Iq=I×sinφ的公式来进行计算，而sinφ的值应当依据相位差的值直接进行计算，不能使用sinφ=(1-cosφ2)1/2的公式计算，否则当相位差在0度四周时，cosφ的微小变化会导致sinφ的很大变化，导致sin φ的值误差太大。

例如cosφ=0.99时，对应的相位差是8.1度，对应的sinφ值为0.14，意味着0—0.14之间其他sinφ值检测不到。

带现场总线的智能无功补偿控制器设计

袁俊杰(1980—),男,助理工程师,从事智能电器产品的研究开发。

带现场总线的智能无功补偿控制器设计袁俊杰(上海电器科学研究所(集团)有限公司,上海　200063)摘　要:介绍了一种以MC56F8323为核心的智能无功补偿控制器的软硬件设计。

该控制器可以测量电网中常见的参数以及谐波分析,并根据测得的参数进行智能化投切和保护,以实现无功补偿和改善电网质量。

各参数可以通过本地人机界面显示设置,也可经总线进行通信。

该控制器成本低,便于产业化。

关键词:无功补偿;DSC;谐波;现场总线中图分类号:T M 761+.1∶TP 273+.5　文献标识码:B 文章编号:100125531(2007)1920028204Desi gn of Apt itude Rea cti ve P ower Com pen sa ti onC on tr oller w ith F i eldbusY UAN J unjie(Shanghai Electrica l Appa r a tus Re sea r ch I nstitute (Gr oup )Co .,L td .,Shanghai 200063,China) Abstra c t:A design of ap titude reactiv e po wer co mpensati on controlle r ba sed on MC56F8323wa s introduced .This controller can mea sure manifold e lectric para m ete rs and ha r monic analysis,and intelligently thr ow or cut the capac itors t o compensa t e the reac tive po we r and i m p rove quality of po wer .Para m ete rs can be dis played and ope ra 2ted on local interface,or can be tran s ferred by fieldbus .The controlle r is convenient for industria liza tion,with l ow cost .Key word s:r ea ctive power com pen s a t i on;D SC;ha rm on i c;f ieldbus0　引　言降低电网线损和配电损失方面的重要技术———无功补偿是我国目前大力推广的一项技术。

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科技大学本科毕业设计论文

题目无功补偿智能控制器设计毕业设计（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：毕业设计（论文）任务书学院信电学院专业电气工程及其自动化班级0—1班姓名一、毕业设计（论文）题目：无功补偿智能控制器设计

二、毕业设计专题：基于CS5464的无功补偿控制器三、毕业设计（论文）的主要原始资料：（1）无功补偿器额定电压为380V （2）无功补偿器最小补偿容量为50Var （3）无功补偿器最大补偿容量为2kVar

四、毕业设计（论文）应解决的主要问题：（1）三相电网各参数的采样与测量（2）无功补偿装置电容器的投切策略（3）电容器的无涌流投入

五、毕业设计（论文）附件（图纸、软件、译文等）：（1）主控电路原理图等（2）外文参考文献及翻译（3）六、任务发出时期：2012.4.15 毕业设计（论文）完成日期 2012.6.10 指导教师签字：系主任签字：山x科技大学学士学位论文摘要摘要

长期以来电力系统网络损耗问题比较突出，而无功补偿是降低线损的有效手段。随着电力系统负荷的增加，对无功功率的需求也日益增加。在电网中的适当位置装设无功补偿装置成为满足电网无功需求的必要手段。本文在详细分析无功补偿的基本原理和控制方法的基础上，研究了一种基于CS5464的TSC型智能无功补偿控制器设计方案。该无功补偿控制器在硬件上采用三片CS5464芯片测量三相电网的各参数，选用C8051F022单片机为主控制单元，完成数据的简单处理、无功自动调节、电压检测与控制、数据存储与显示等功能，投切装置采用过零触发可控硅控制器，以抑制投切涌流。此外，还设计了一些外围辅助硬件，包括采样调理电路、人机界面（按键、液晶等）、光电隔离、数据存储以及电压报警等；采用了模块化的设计方法，由模块到整体构成了控制器稳健的软件体系。在电网电压/无功功率复合控制策略的基础上，编写了简洁稳健的代码实现控制算法。该方案设计的控制器最多能够控制16路电容器组，可以应用在电网三相共补、三相分补以及三相共补与分补相结合的电容器组等容量配置的无功补偿装置中。

关键词：CS5464， TSC，C8051F022，无功补偿山x科技大学学士学位论文摘要 Abstract In the past several years, the problem of power loss is very serious. However, reactive compensation is an effective method to save power loss .Due to increasing loads of electric power system, demand of reactive power was also increasing. It became necessary means that reactive power compensation devices were installed in proper position of electric network. On the basis of analyzing the basic theory and control strategy, a design of a new kind of TSC smart reactive power compensation controller based on CS5464 is studied. In hardware design of this controller, three CS5464s are used for measuring three-phase electrical parameters respectively, the SCM of C8051F022 is used as the main control unit to carry out the functions such as simple data processing, reactive power automatic adjustment, voltage detection and control, data storage and display and so on, zero triggered the Silicon Control

Rectifier (SCR) controller is used for controlling SCR in the cast-cut equipment, which can restrict the inrush current effectively. Furthermore, some external support hardware is designed in this controller, including sampling and filtering circuit, human-machine interface (keyboard, LCD, etc.), photoelectric isolation, data storage, voltage alarm and so on. Modularization design method is used. Stable software system of this controller is finished from a module to the whole, On the basis of voltage/reactive power of multiplex control strategy, concise and stable procedure code is written in order to achieve control algorithms. This controller can control up to 16 groups of capacitor and can be used in the device of three-phase joint compensation, the device of three-phase separate 山x科技大学学士学位论文摘要 compensation and the device of combined the two under the condition of configure the same capacitor.

Keywords: CS5464, TSC, C8051F022，reactive power compensation山X科技大学学士学位论文目录目录 1 绪论 ....................................................................................... 2 1.1 论文选题的背景及意义 .......................................................................... 2 1.2 国内外研究现状 ...................................................................................... 2 1.3 课题研究的目的 ...................................................................................... 7 1.4 本文的主要工作 ...................................................................................... 8

2 无功补偿的相关理论 ......................................................... 10 2.1 无功补偿的一般概念 ............................................................................ 10 2.2 TSC型无功补偿 .................................................................................... 15 2.3 关于晶闸管器件的相关研究 ................................................................ 21 2.4 无功补偿与谐波抑制 ............................................................................ 25 2.5 本系统所采用的相关理论与补偿方式 ................................................ 29 2.6 本章小结 ................................................................................................ 30

3 控制器的硬件设计 ............................................................. 31 3.1 控制器设计原则 .................................................................................... 31 3.2 控制器整体结构设计 ............................................................................ 32 3.3 单片机C8051F022应用电路模块 ....................................................... 33 3.4 测量电路模块 ........................................................................................ 35 3.5 电网信号采样电路 ................................................................................ 38 3.6 控制执行电路模块 ................................................................................ 39 3.7 硬件电路抗干扰设计 ............................................................................ 44