单片机控制的电动机无功补偿控制系统.doc
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单片机控制的电动机无功补偿控制系统,页数40页字数 2.2万字附录 c-51语言源程序片段控制算法流程图电容器的投切控制流程图功率因数数据处理流程图功率因数测量电路第1章 引言研究的目的和意义无功功率对供电系统和负载的运行都是十分重要的。在电力系统中，大多数网络元件和负载都要消耗无功功率。网络元件和负载所需要的无功功率必...
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单片机控制的电动机无功补偿控制系统
页数 40页 字数 2.2万字
附录 C-51语言源程序片段
控制算法流程图
电容器的投切控制流程图
功率因数数据处理流程图
功率因数测量电路
第1章 引言
研究的目的和意义
无功功率对供电系统和负载的运行都是十分重要的。在电力系统中，大多数网络元件和负载都要消耗无功功率。网络元件和负载所需要的无功功率必须从网络中某个地方获得。显然，这些所需的无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离输送是不合理的，通常也是不可能的.合理的方法应该是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，即对无功功率进行补偿。
在当今的电力系统中，感应式异步电动机和变压器作为传统的主要负荷使电网产生感性无功电流，同时，随着现代电力电子技术的发展，大功率变流、变频等电力电子装置在电力系统中得以广泛应用，这些装置大多数功率因数都很低，导致电网中出现大量的无功电流。无功电流产生无功功率，给电网带来额外负担且影响供电质量。因此，无功补偿就成为保持电网高质量运行的一种主要手段之一，这也是当今电气化自动化技术及电力系统研究领域所面临发展的一个重大课题，且正在受到越来越多的关注。
无功补偿的作用主要有以下几点：
(1)提高供用电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗；
(2)稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。在长距离输电线中的合适地点设置动态无功补偿装置，还可以改善输电系统的稳定性，提高输电能力；
(3)在电气化铁道等三相负载不对称的场合，通过适当的无功补偿可以平衡三相负载。
无功补偿就其补偿方式来说分为高压补偿和低压补偿。高压补偿通常是在变电所高压侧进行，仅能补偿补偿点前端的无功功率，对补偿点后的输电线路和负载的无功功率起不到补偿作用。低压补偿可直接补偿输电线路和负载的无功功率，补偿效果最为理想。但在低压补偿时，负载具有分散性大、数量多的特点，要求无功补偿装置成本低、操作方便、易于维护和安装，而且必须能进行动态补偿。
目前，电力网中的负荷大部分是感性负载，因此，在电网中安装并联电容器可以供给感性电抗消耗的部分无功功率。并联电容器补偿简单经济，灵活方便。但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、电气化铁道等，这就要求补偿装置能够根据负荷的变化进行动态补偿。而并联电容器只能补偿固定无功，容易造成过补或欠补，无法满足电力系统的实际需要，还有可能和系统发生并联谐振，导致谐波放大。因此，采用对电容器分组，利用微机进行控制，根据负荷无功功率的变化，对电容器组进行自动投切，以实现对无功功率动态补偿的装置，目前在国内外得到广泛应用。
目前国内广泛使用的此类装置主要有以下缺陷：一是以交流接触器作为电容器投切的开关，它的主要缺陷是开关速度较慢，约为10-30s，不可能快速跟踪负载无功功率的变化，而且投切电容器时常会引起较严重的冲击涌流和操作过电压，从而造成交流接触器的接点烧毁或是补偿电容器的内部击穿，严重影响了装置自身的使用寿命；二是在控制方式上以功率因数作为检测量和控制目标，由于补偿终极目的是减少进出电网的无功，而无功功率是由电压、电流、相位决定的，功率因数取样方式仅检测电网中的相位差，因此并不能准确反映电网中负荷的无功分量大小，轻载时容易造成投切震荡影响控制系统的可靠性和使用寿命，也
将影响电网和用户设备的安全运行，重载时则不易达到充分补偿。
近年来，电力电子技术及其元器件获得飞速发展，大功率电子器件已由原来的不控及半控器件(SRD, SCR, GATT等)发展到全控器件(GTR, GTO, IGBT等)和功率集成电路(Smart Power, I-IVIC等)。随着电力电子技术的发展及其在电力系统中的应用，交流无触点开关SCR, GTR, GTO等相继应用于无功补偿装置，将其作为投切开关，速度可以提高500倍(约l0us)，对任何系统参数，无功补偿都可在一个周波内完成。目前国内虽然也有一些使用晶闸管作为电容器投切开关的无功补偿装置，即晶闸管投切电容器(Thyristor Switch Capacitor-TSC )，但都采用反并联的普通晶闸管或双向晶闸管。由于切除的电容器上有剩余电压，而电容器两端电压不能突变，当系统电压和电容器残压的差值较大时触发晶闸管会产生很大的电流冲击(这.....
本设计的主要工作
(1)分析过零型固态继电器SSR应用于低压动态无功补偿装置的工作过程及可行性，从而保证在硬件电路上实现电容器组的无过渡过程(过电压和过电流)投切，解决以往由于电容器残压过高而必须延时投切的问题；
(2)对低压无功补偿装置的控制策略进行研究，采用以无功功率作为主要的投切判据，设计低压电网下负载（本文对象为电动机）的无功补偿控制系统。
目录
第1章 引言
1.1 研究的目的和意义
1.2 本设计的主要工作
第2章 异步电动机无功补偿原理及容量确定
2.1 无功补偿原理
2.2无功补偿方式及容量确定
第3章 电容部分和主电路设计
3.1 电容器的接线方式
3.2 电容器的分组方式
3.3 主电路结构
第4章 控制系统的硬件设计
4.1系统硬件总体结构设计
4.2系统硬件的各部分组成及功能
4.3硬件抗干扰设计
第5章 无功补偿投切判据分析
5.1功率因数投切判据
5. 2无功功率作为投切判据
5. 3复合投切判据
第6章 控制系统的软件设计
6.1主程序设计
6.2 子程序设计
6.3 软件抗干扰设计
结论与展望
致谢
参考文献
附录 C-51语言源程序片段
参考文献
柔性交流输电控制器及对我国开发应用的建议。电网技术。1996
[6] 黄顺礼。基于电力电子技术的柔性交流传输设备。电工技术杂志。2002
[7] 靳龙章，丁毓山。电网无功补偿实用技术。中国水利水电出版社。1997
[8] 李华，孙晓民，李红青等。MCS-51系列单片机实用接口技术。北京航空航天大学出版社。1993
[9] 石新春，杨梅玲，喻德忠。一种采用零压型开关的TSC低压无功补偿装置。电网技术。2000
[10]李殿璞，史立斌，李景超。微机控制动态功率因数补偿。电工电能新技术。1993
[11]梁廷贵，王裕深，晃树明等。集成运算放大器电压比较器分册。科学技术文献出版社。2002
[12] 刘汉民.LED显示驱动器MAX7219的单片机接口技术及编程。仪表技术与互感器。2002
[13]柳春芳，陈剑光，柳山。低压无功补偿的应用与效益分析。电工技术杂志。2002
[14]马忠梅，籍顺心，张凯等。单片机的C语言应用程序设计。北京航空航天大学出版社。1999
[15] 门洪，梁志珊。一种通用TSC型无功补偿控制器的研制吉林电力。2002
[16] 欧阳斌林，刘立山，蒋文科等。单片机原理及应用。中国水利水电出版社，
[17] 史延龄，邹来智，王正兰。X25045与单片机的接口及编程仪器仪表用户。2002
[18] 李湘江.工控软件抗干扰设计技术。工业自动控制。2001
[19] 王兆安，杨君，刘进军。谐波抑制和无功功率补偿。机械工业出版社。2002
页数 40页 字数 2.2万字
附录 C-51语言源程序片段
控制算法流程图
电容器的投切控制流程图
功率因数数据处理流程图
功率因数测量电路
第1章 引言
研究的目的和意义
无功功率对供电系统和负载的运行都是十分重要的。在电力系统中，大多数网络元件和负载都要消耗无功功率。网络元件和负载所需要的无功功率必须从网络中某个地方获得。显然，这些所需的无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离输送是不合理的，通常也是不可能的.合理的方法应该是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，即对无功功率进行补偿。
在当今的电力系统中，感应式异步电动机和变压器作为传统的主要负荷使电网产生感性无功电流，同时，随着现代电力电子技术的发展，大功率变流、变频等电力电子装置在电力系统中得以广泛应用，这些装置大多数功率因数都很低，导致电网中出现大量的无功电流。无功电流产生无功功率，给电网带来额外负担且影响供电质量。因此，无功补偿就成为保持电网高质量运行的一种主要手段之一，这也是当今电气化自动化技术及电力系统研究领域所面临发展的一个重大课题，且正在受到越来越多的关注。
无功补偿的作用主要有以下几点：
(1)提高供用电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗；
(2)稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。在长距离输电线中的合适地点设置动态无功补偿装置，还可以改善输电系统的稳定性，提高输电能力；
(3)在电气化铁道等三相负载不对称的场合，通过适当的无功补偿可以平衡三相负载。
无功补偿就其补偿方式来说分为高压补偿和低压补偿。高压补偿通常是在变电所高压侧进行，仅能补偿补偿点前端的无功功率，对补偿点后的输电线路和负载的无功功率起不到补偿作用。低压补偿可直接补偿输电线路和负载的无功功率，补偿效果最为理想。但在低压补偿时，负载具有分散性大、数量多的特点，要求无功补偿装置成本低、操作方便、易于维护和安装，而且必须能进行动态补偿。
目前，电力网中的负荷大部分是感性负载，因此，在电网中安装并联电容器可以供给感性电抗消耗的部分无功功率。并联电容器补偿简单经济，灵活方便。但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、电气化铁道等，这就要求补偿装置能够根据负荷的变化进行动态补偿。而并联电容器只能补偿固定无功，容易造成过补或欠补，无法满足电力系统的实际需要，还有可能和系统发生并联谐振，导致谐波放大。因此，采用对电容器分组，利用微机进行控制，根据负荷无功功率的变化，对电容器组进行自动投切，以实现对无功功率动态补偿的装置，目前在国内外得到广泛应用。
目前国内广泛使用的此类装置主要有以下缺陷：一是以交流接触器作为电容器投切的开关，它的主要缺陷是开关速度较慢，约为10-30s，不可能快速跟踪负载无功功率的变化，而且投切电容器时常会引起较严重的冲击涌流和操作过电压，从而造成交流接触器的接点烧毁或是补偿电容器的内部击穿，严重影响了装置自身的使用寿命；二是在控制方式上以功率因数作为检测量和控制目标，由于补偿终极目的是减少进出电网的无功，而无功功率是由电压、电流、相位决定的，功率因数取样方式仅检测电网中的相位差，因此并不能准确反映电网中负荷的无功分量大小，轻载时容易造成投切震荡影响控制系统的可靠性和使用寿命，也
将影响电网和用户设备的安全运行，重载时则不易达到充分补偿。
近年来，电力电子技术及其元器件获得飞速发展，大功率电子器件已由原来的不控及半控器件(SRD, SCR, GATT等)发展到全控器件(GTR, GTO, IGBT等)和功率集成电路(Smart Power, I-IVIC等)。随着电力电子技术的发展及其在电力系统中的应用，交流无触点开关SCR, GTR, GTO等相继应用于无功补偿装置，将其作为投切开关，速度可以提高500倍(约l0us)，对任何系统参数，无功补偿都可在一个周波内完成。目前国内虽然也有一些使用晶闸管作为电容器投切开关的无功补偿装置，即晶闸管投切电容器(Thyristor Switch Capacitor-TSC )，但都采用反并联的普通晶闸管或双向晶闸管。由于切除的电容器上有剩余电压，而电容器两端电压不能突变，当系统电压和电容器残压的差值较大时触发晶闸管会产生很大的电流冲击(这.....
本设计的主要工作
(1)分析过零型固态继电器SSR应用于低压动态无功补偿装置的工作过程及可行性，从而保证在硬件电路上实现电容器组的无过渡过程(过电压和过电流)投切，解决以往由于电容器残压过高而必须延时投切的问题；
(2)对低压无功补偿装置的控制策略进行研究，采用以无功功率作为主要的投切判据，设计低压电网下负载（本文对象为电动机）的无功补偿控制系统。
目录
第1章 引言
1.1 研究的目的和意义
1.2 本设计的主要工作
第2章 异步电动机无功补偿原理及容量确定
2.1 无功补偿原理
2.2无功补偿方式及容量确定
第3章 电容部分和主电路设计
3.1 电容器的接线方式
3.2 电容器的分组方式
3.3 主电路结构
第4章 控制系统的硬件设计
4.1系统硬件总体结构设计
4.2系统硬件的各部分组成及功能
4.3硬件抗干扰设计
第5章 无功补偿投切判据分析
5.1功率因数投切判据
5. 2无功功率作为投切判据
5. 3复合投切判据
第6章 控制系统的软件设计
6.1主程序设计
6.2 子程序设计
6.3 软件抗干扰设计
结论与展望
致谢
参考文献
附录 C-51语言源程序片段
参考文献
柔性交流输电控制器及对我国开发应用的建议。电网技术。1996
[6] 黄顺礼。基于电力电子技术的柔性交流传输设备。电工技术杂志。2002
[7] 靳龙章，丁毓山。电网无功补偿实用技术。中国水利水电出版社。1997
[8] 李华，孙晓民，李红青等。MCS-51系列单片机实用接口技术。北京航空航天大学出版社。1993
[9] 石新春，杨梅玲，喻德忠。一种采用零压型开关的TSC低压无功补偿装置。电网技术。2000
[10]李殿璞，史立斌，李景超。微机控制动态功率因数补偿。电工电能新技术。1993
[11]梁廷贵，王裕深，晃树明等。集成运算放大器电压比较器分册。科学技术文献出版社。2002
[12] 刘汉民.LED显示驱动器MAX7219的单片机接口技术及编程。仪表技术与互感器。2002
[13]柳春芳，陈剑光，柳山。低压无功补偿的应用与效益分析。电工技术杂志。2002
[14]马忠梅，籍顺心，张凯等。单片机的C语言应用程序设计。北京航空航天大学出版社。1999
[15] 门洪，梁志珊。一种通用TSC型无功补偿控制器的研制吉林电力。2002
[16] 欧阳斌林，刘立山，蒋文科等。单片机原理及应用。中国水利水电出版社，
[17] 史延龄，邹来智，王正兰。X25045与单片机的接口及编程仪器仪表用户。2002
[18] 李湘江.工控软件抗干扰设计技术。工业自动控制。2001
[19] 王兆安，杨君，刘进军。谐波抑制和无功功率补偿。机械工业出版社。2002
