單片機控制的電動機無功補償控制系統(tǒng)
頁數(shù) 40頁 字數(shù) 2.2萬字
附錄 C-51語言源程序片段
控制算法流程圖
電容器的投切控制流程圖
功率因數(shù)數(shù)據(jù)處理流程圖
功率因數(shù)測量電路

第1章 引言
研究的目的和意義
無功功率對供電系統(tǒng)和負載的運行都是十分重要的。在電力系統(tǒng)中，大多數(shù)網(wǎng)絡元件和負載都要消耗無功功率。網(wǎng)絡元件和負載所需要的無功功率必須從網(wǎng)絡中某個地方獲得。顯然，這些所需的無功功率如果都要由發(fā)電機提供并經(jīng)過長距離輸送是不合理的，通常也是不可能的.合理的方法應該是在需要消耗無功功率的地方產(chǎn)生無功功率，即對無功功率進行補償。
在當今的電力系統(tǒng)中，感應式異步電動機和變壓器作為傳統(tǒng)的主要負荷使電網(wǎng)產(chǎn)生感性無功電流，同時，隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展，大功率變流、變頻等電力電子裝置在電力系統(tǒng)中得以廣泛應用，這些裝置大多數(shù)功率因數(shù)都很低，導致電網(wǎng)中出現(xiàn)大量的無功電流。無功電流產(chǎn)生無功功率，給電網(wǎng)帶來額外負擔且影響供電質(zhì)量。因此，無功補償就成為保持電網(wǎng)高質(zhì)量運行的一種主要手段之一，這也是當今電氣化自動化技術(shù)及電力系統(tǒng)研究領域所面臨發(fā)展的一個重大課題，且正在受到越來越多的關注。
無功補償?shù)淖饔弥饕幸韵聨c：
(1)提高供用電系統(tǒng)及負載的功率因數(shù)，降低設備容量，減少功率損耗；
(2)穩(wěn)定受電端及電網(wǎng)的電壓，提高供電質(zhì)量。在長距離輸電線中的合適地點設置動態(tài)無功補償裝置，還可以改善輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高輸電能力；
(3)在電氣化鐵道等三相負載不對稱的場合，通過適當?shù)臒o功補償可以平衡三相負載。
無功補償就其補償方式來說分為高壓補償和低壓補償。高壓補償通常是在變電所高壓側(cè)進行，僅能補償補償點前端的無功功率，對補償點后的輸電線路和負載的無功功率起不到補償作用。低壓補償可直接補償輸電線路和負載的無功功率，補償效果最為理想。但在低壓補償時，負載具有分散性大、數(shù)量多的特點，要求無功補償裝置成本低、操作方便、易于維護和安裝，而且必須能進行動態(tài)補償。
目前，電力網(wǎng)中的負荷大部分是感性負載，因此，在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器可以供給感性電抗消耗的部分無功功率。并聯(lián)電容器補償簡單經(jīng)濟，靈活方便。但當今電力系統(tǒng)的用戶中存在著大量無功功率頻繁變化的設備，如軋鋼機、電弧爐、電氣化鐵道等，這就要求補償裝置能夠根據(jù)負荷的變化進行動態(tài)補償。而并聯(lián)電容器只能補償固定無功，容易造成過補或欠補，無法滿足電力系統(tǒng)的實際需要，還有可能和系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振，導致諧波放大。因此，采用對電容器分組，利用微機進行控制，根據(jù)負荷無功功率的變化，對電容器組進行自動投切，以實現(xiàn)對無功功率動態(tài)補償?shù)难b置，目前在國內(nèi)外得到廣泛應用。
目前國內(nèi)廣泛使用的此類裝置主要有以下缺陷：一是以交流接觸器作為電容器投切的開關，它的主要缺陷是開關速度較慢，約為10-30s，不可能快速跟蹤負載無功功率的變化，而且投切電容器時常會引起較嚴重的沖擊涌流和操作過電壓，從而造成交流接觸器的接點燒毀或是補償電容器的內(nèi)部擊穿，嚴重影響了裝置自身的使用壽命；二是在控制方式上以功率因數(shù)作為檢測量和控制目標，由于補償終極目的是減少進出電網(wǎng)的無功，而無功功率是由電壓、電流、相位決定的，功率因數(shù)取樣方式僅檢測電網(wǎng)中的相位差，因此并不能準確反映電網(wǎng)中負荷的無功分量大小，輕載時容易造成投切震蕩影響控制系統(tǒng)的可靠性和使用壽命，也
將影響電網(wǎng)和用戶設備的安全運行，重載時則不易達到充分補償。
近年來，電力電子技術(shù)及其元器件獲得飛速發(fā)展，大功率電子器件已由原來的不控及半控器件(SRD, SCR, GATT等)發(fā)展到全控器件(GTR, GTO, IGBT等)和功率集成電路(Smart Power, I-IVIC等)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展及其在電力系統(tǒng)中的應用，交流無觸點開關SCR, GTR, GTO等相繼應用于無功補償裝置，將其作為投切開關，速度可以提高500倍(約l0us)，對任何系統(tǒng)參數(shù)，無功補償都可在一個周波內(nèi)完成。目前國內(nèi)雖然也有一些使用晶閘管作為電容器投切開關的無功補償裝置，即晶閘管投切電容器(Thyristor Switch Capacitor-TSC )，但都采用反并聯(lián)的普通晶閘管或雙向晶閘管。由于切除的電容器上有剩余電壓，而電容器兩端電壓不能突變，當系統(tǒng)電壓和電容器殘壓的差值較大時觸發(fā)晶閘管會產(chǎn)生很大的電流沖擊(這.....
本設計的主要工作
(1)分析過零型固態(tài)繼電器SSR應用于低壓動態(tài)無功補償裝置的工作過程及可行性，從而保證在硬件電路上實現(xiàn)電容器組的無過渡過程(過電壓和過電流)投切，解決以往由于電容器殘壓過高而必須延時投切的問題；
(2)對低壓無功補償裝置的控制策略進行研究，采用以無功功率作為主要的投切判據(jù)，設計低壓電網(wǎng)下負載（本文對象為電動機）的無功補償控制系統(tǒng)。

目錄
第1章 引言
1.1 研究的目的和意義
1.2 本設計的主要工作
第2章 異步電動機無功補償原理及容量確定
2.1 無功補償原理
2.2無功補償方式及容量確定
第3章 電容部分和主電路設計
3.1 電容器的接線方式
3.2 電容器的分組方式
3.3 主電路結(jié)構(gòu)
第4章 控制系統(tǒng)的硬件設計
4.1系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu)設計
4.2系統(tǒng)硬件的各部分組成及功能
4.3硬件抗干擾設計
第5章 無功補償投切判據(jù)分析
5.1功率因數(shù)投切判據(jù)
5. 2無功功率作為投切判據(jù)
5. 3復合投切判據(jù)
第6章 控制系統(tǒng)的軟件設計
6.1主程序設計
6.2 子程序設計
6.3 軟件抗干擾設計
結(jié)論與展望
致謝
參考文獻
附錄 C-51語言源程序片段


參考文獻
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