动态无功补偿控制器的研究毕业设计论文Word下载.docx
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毕业设计(论文)
动态无功补偿控制器的研究
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摘要
本文主要研究了无功补偿对电网性能的改善,无功补偿装置的控制方式及原理,和控制器的硬件设计。
在系统硬件上为了满足比传统的单片机控制运算速度高,实时性好的特点,采用了16位定点DSPTMS320LF2407作为主控制器。
在系统软件上采用晶闸管控制投切电容器,全数字化控制,全中文液晶显示界面实时显示系统运行状况,完全实现了电容器的快速,无弧,无冲击投切。
在投切原则上,与常见的功率因数控制方案相比较,采用无功功率控制,避免了轻载振荡。
为了实现装置应具有的功能,本文设计并制作了较为完整的控制电路及其外围设备的硬件电路。
它们包括触发电路、采样电路、显示电路及通讯电路等。
最后,还介绍了电网谐波对补偿装置的影响,以及装置在电网谐波含量超标时采取的保护措施。
[关键词]无功补偿电力监测数字信号处理器
Abstract
Thepapermainlyincludesthefollowedparts:
theamelioratingofthenet'
scapabilitybythereactivepowercompensation,thecontrolmethodandprincipleofreactivepowercompensationdeviceandthehardwaredesignofthedevice.Thedevice'
shardwarecoreisthe16-bitfixpointDSPTMS320LF2407producedbyTIcorp,whichhasmanymeritssuchashighoperatingspeedandhighreal-time.Thedevice'
ssoftwarecorethyristorasswitchthatconnectcapacitorstomaincircuit,numeralizationcontrol,andChinesemenuLCD.Interfacedisplayingsystem'
srun-timeStatusmomentarily.Itactualizesthecapacitor'
sspeediness,noarc,nopercussionswitching,andhassuperiorperformance.Mentionofswitchinglaw,controlmethodconsideringreactivepower,comparingwithfamiliarcontrolmethodconsideringpowerfactor,avoidsoscillationontheconditionoflightloading.Inordertorealizesystem'
srequiredfunction,thispaperdesignsandrealizescomparativelyintegratemicrocomputercontrolledcircuitanditsperipheralscircuit,includingtriggeringcircuit,samplingcircuit,displayingcircuitandcommunicatingcircuit.Atlast,alsopointsouttheinfluenceofharmonicstothecompensationsystem,andtheprotectmeasurementintheconditionofhighharmonicsonthepowernet.
[Keywords]reactivepowercompensationmonitorofelectricpowerwiredigitalsignalprocessor(DSP)
第一章绪论
1.1无功补偿的意义
电压是衡量电能质量的一个重要指标。
电压质量对电网稳定运行,降低线路损耗,保证工农业安全生产,提高产品质量,降低用电损耗等都有直接影响。
因此,必须对系统各节点进行监视和控制,使电压水平维持在一个正常范围内。
电力系统的各节点无功功率平衡决定了该节点的电压水平,由于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、电气化铁路等;
同时用户中又有大量的对系统电压稳定性有较高要求的精密设备,如:
计算机,医用设备等。
因此迫切需要对系统的无功功率进行补偿。
1.1.1无功功率的分布对电压有决定性的影响
在不考虑输电线的对地电容时,从节点i送到节点j的功率为P+jQ,节点i和节点j的电压分别为和,节点i、j之间的支路阻抗为R十jX。
节点电压的关系为:
(1-1)
在超高压电力系统中,线路电抗远大于线路电阻,因而上式可写成
(1-2)
电压还可以写成:
(1-3)
式中δ为线路两端电压的相位角差。
比较(1-2)、(1-3)可以得到:
Q=(1-4)
由式(1-4),正常运行时输电线路两端的电压的相位角差δ比较小,可以认为cosδ=1,这样线路中传输的无功功率大小就与线路两端电压有效值之差成正比,无功功率将从节点电压高的一端流向节点电压低的一端。
节点电压有效值的变化,也将使流经线路的无功功率随之发生变化。
因此电力网中节点电压的变化会引起无功功率潮流的变化。
而且从上式可以看出,如果从远处电源经输电线路向负荷提供无功功率,会使沿线路各点电压下降,甚至不能满足质量要求。
1.1.2无功功率在线路中的传输引起的损耗
传输无功功率产生的功率损耗为△=[1],可见经电抗传输无功时产生的无功功率损耗有两部分,一部分是因为沿电抗传输有功功率(δ>
0),这是不可避免的;
另一部分是因为经联络阻抗传输了无功功率(>
)。
可见减少线路无功功率的传输可以减少线路的无功功率损耗。
从有功功率损耗公式可见,当有功功率和无功功率通过网络电阻时,会造成有功功率损耗。
当输送的有功功率一定时,总的有功网损主要取决于输送的无功功率的数值[2]。
1.1.3负荷无功功率对系统电压的影响
在额定电压附近,负荷从系统吸收的无功功率随电压上升而增加,随电压下降而减小,当系统出现无功功率缺额,亦即无功电源不能提供足够的无功功率时,系统所接各负荷的电压将下降,减少其向系统吸收的无功功率;
当系统无功过剩,无功吸收能力不足的情况下,系统电压将普遍升高,如果利用发电机进相吸收无功功率,当吸收无功超过其最大吸收能力时,可能会引起系统暂态不稳定[3]。
1.2无功补偿原理
配电网中负荷无论是工业负荷还是民用负荷,大部分是感性负荷。
运行时需从电网吸收大量无功功率,致使电网功率因数、电能质量降低,电网“技术损耗电能”增加。
电网中安装并联电容器补偿装置后,可以减少电源向感性负荷经由输电线路输送的无功功率。
由于减少了无功功率在电网中的流动,故可以降低输电线路和变压器因输送无功功率而造成的电能损耗,从而提高电网功率因数、减少线损、电能质量得到明显改善。
电网中感性负荷等效电路可看作电阻R和电感L串联的电路,功率因数cosΦ=
式中X=WL
将R、L串联电路与电容C并联之后,电路见图1-a,该电路电流方程为:
=+
a)(补偿电路)b)相量图(欠补偿)
c)相量图(过补偿)
图1-1 并联电容补偿无功功率的电路和向量图
由图1-b的相量图可知,并联电容后,电压与的相位差变小,即供电回路的功率因数提高了。
此时供电电流的相位滞后电压,这种情况称欠补偿;
若电容C的容量过大,使供电电流的相位超前于电压,这种情况称为过补偿,其向量图如1-
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