單片機(jī)控制的電動機(jī)無功補(bǔ)償控制系統(tǒng).doc
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單片機(jī)控制的電動機(jī)無功補(bǔ)償控制系統(tǒng),頁數(shù)40頁字?jǐn)?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(fù)載的運(yùn)行都是十分重要的。在電力系統(tǒng)中，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)元件和負(fù)載都要消耗無功功率。網(wǎng)絡(luò)元件和負(fù)載所需要的無功功率必...
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單片機(jī)控制的電動機(jī)無功補(bǔ)償控制系統(tǒng)
頁數(shù) 40頁 字?jǐn)?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(fù)載的運(yùn)行都是十分重要的。在電力系統(tǒng)中，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)元件和負(fù)載都要消耗無功功率。網(wǎng)絡(luò)元件和負(fù)載所需要的無功功率必須從網(wǎng)絡(luò)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(jī)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(yīng)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(jìn)行補(bǔ)償。
在當(dāng)今的電力系統(tǒng)中，感應(yīng)式異步電動機(jī)和變壓器作為傳統(tǒng)的主要負(fù)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(yīng)用，這些裝置大多數(shù)功率因數(shù)都很低，導(dǎo)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(fù)擔(dān)且影響供電質(zhì)量。因此，無功補(bǔ)償就成為保持電網(wǎng)高質(zhì)量運(yùn)行的一種主要手段之一，這也是當(dāng)今電氣化自動化技術(shù)及電力系統(tǒng)研究領(lǐng)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(guān)注。
無功補(bǔ)償?shù)淖饔弥饕幸韵聨c：
(1)提高供用電系統(tǒng)及負(fù)載的功率因數(shù)，降低設(shè)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(shè)置動態(tài)無功補(bǔ)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(fù)載不對稱的場合，通過適當(dāng)?shù)臒o功補(bǔ)償可以平衡三相負(fù)載。
無功補(bǔ)償就其補(bǔ)償方式來說分為高壓補(bǔ)償和低壓補(bǔ)償。高壓補(bǔ)償通常是在變電所高壓側(cè)進(jìn)行，僅能補(bǔ)償補(bǔ)償點前端的無功功率，對補(bǔ)償點后的輸電線路和負(fù)載的無功功率起不到補(bǔ)償作用。低壓補(bǔ)償可直接補(bǔ)償輸電線路和負(fù)載的無功功率，補(bǔ)償效果最為理想。但在低壓補(bǔ)償時，負(fù)載具有分散性大、數(shù)量多的特點，要求無功補(bǔ)償裝置成本低、操作方便、易于維護(hù)和安裝，而且必須能進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償。
目前，電力網(wǎng)中的負(fù)荷大部分是感性負(fù)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(bǔ)償簡單經(jīng)濟(jì)，靈活方便。但當(dāng)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(shè)備，如軋鋼機(jī)、電弧爐、電氣化鐵道等，這就要求補(bǔ)償裝置能夠根據(jù)負(fù)荷的變化進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償。而并聯(lián)電容器只能補(bǔ)償固定無功，容易造成過補(bǔ)或欠補(bǔ)，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(dǎo)致諧波放大。因此，采用對電容器分組，利用微機(jī)進(jìn)行控制，根據(jù)負(fù)荷無功功率的變化，對電容器組進(jìn)行自動投切，以實現(xiàn)對無功功率動態(tài)補(bǔ)償?shù)难b置，目前在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)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(guān)，它的主要缺陷是開關(guān)速度較慢，約為10-30s，不可能快速跟蹤負(fù)載無功功率的變化，而且投切電容器時常會引起較嚴(yán)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(bǔ)償電容器的內(nèi)部擊穿，嚴(yán)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(biāo)，由于補(bǔ)償終極目的是減少進(jìn)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(zhǔn)確反映電網(wǎng)中負(fù)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(shè)備的安全運(yùn)行，重載時則不易達(dá)到充分補(bǔ)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(yīng)用，交流無觸點開關(guān)SCR, GTR, GTO等相繼應(yīng)用于無功補(bǔ)償裝置，將其作為投切開關(guān)，速度可以提高500倍(約l0us)，對任何系統(tǒng)參數(shù)，無功補(bǔ)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(guān)的無功補(bǔ)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(dāng)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(shè)計的主要工作
(1)分析過零型固態(tài)繼電器SSR應(yīng)用于低壓動態(tài)無功補(bǔ)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(bǔ)償裝置的控制策略進(jìn)行研究，采用以無功功率作為主要的投切判據(jù)，設(shè)計低壓電網(wǎng)下負(fù)載（本文對象為電動機(jī)）的無功補(bǔ)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(shè)計的主要工作
第2章 異步電動機(jī)無功補(bǔ)償原理及容量確定
2.1 無功補(bǔ)償原理
2.2無功補(bǔ)償方式及容量確定
第3章 電容部分和主電路設(shè)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(shè)計
4.1系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)計
第5章 無功補(bǔ)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(fù)合投切判據(jù)
第6章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計
6.1主程序設(shè)計
6.2 子程序設(shè)計
6.3 軟件抗干擾設(shè)計
結(jié)論與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄 C-51語言源程序片段
參考文獻(xiàn)
柔性交流輸電控制器及對我國開發(fā)應(yīng)用的建議。電網(wǎng)技術(shù)。1996
[6] 黃順禮?；陔娏﹄娮蛹夹g(shù)的柔性交流傳輸設(shè)備。電工技術(shù)雜志。2002
[7] 靳龍章，丁毓山。電網(wǎng)無功補(bǔ)償實用技術(shù)。中國水利水電出版社。1997
[8] 李華，孫曉民，李紅青等。MCS-51系列單片機(jī)實用接口技術(shù)。北京航空航天大學(xué)出版社。1993
[9] 石新春，楊梅玲，喻德忠。一種采用零壓型開關(guān)的TSC低壓無功補(bǔ)償裝置。電網(wǎng)技術(shù)。2000
[10]李殿璞，史立斌，李景超。微機(jī)控制動態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償。電工電能新技術(shù)。1993
[11]梁廷貴，王裕深，晃樹明等。集成運(yùn)算放大器電壓比較器分冊。科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社。2002
[12] 劉漢民.LED顯示驅(qū)動器MAX7219的單片機(jī)接口技術(shù)及編程。儀表技術(shù)與互感器。2002
[13]柳春芳，陳劍光，柳山。低壓無功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用與效益分析。電工技術(shù)雜志。2002
[14]馬忠梅，籍順心，張凱等。單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計。北京航空航天大學(xué)出版社。1999
[15] 門洪，梁志珊。一種通用TSC型無功補(bǔ)償控制器的研制吉林電力。2002
[16] 歐陽斌林，劉立山，蔣文科等。單片機(jī)原理及應(yīng)用。中國水利水電出版社，
[17] 史延齡，鄒來智，王正蘭。X25045與單片機(jī)的接口及編程儀器儀表用戶。2002
[18] 李湘江.工控軟件抗干擾設(shè)計技術(shù)。工業(yè)自動控制。2001
[19] 王兆安，楊君，劉進(jìn)軍。諧波抑制和無功功率補(bǔ)償。機(jī)械工業(yè)出版社。2002
頁數(shù) 40頁 字?jǐn)?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(fù)載的運(yùn)行都是十分重要的。在電力系統(tǒng)中，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)元件和負(fù)載都要消耗無功功率。網(wǎng)絡(luò)元件和負(fù)載所需要的無功功率必須從網(wǎng)絡(luò)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(jī)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(yīng)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(jìn)行補(bǔ)償。
在當(dāng)今的電力系統(tǒng)中，感應(yīng)式異步電動機(jī)和變壓器作為傳統(tǒng)的主要負(fù)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(yīng)用，這些裝置大多數(shù)功率因數(shù)都很低，導(dǎo)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(fù)擔(dān)且影響供電質(zhì)量。因此，無功補(bǔ)償就成為保持電網(wǎng)高質(zhì)量運(yùn)行的一種主要手段之一，這也是當(dāng)今電氣化自動化技術(shù)及電力系統(tǒng)研究領(lǐng)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(guān)注。
無功補(bǔ)償?shù)淖饔弥饕幸韵聨c：
(1)提高供用電系統(tǒng)及負(fù)載的功率因數(shù)，降低設(shè)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(shè)置動態(tài)無功補(bǔ)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(fù)載不對稱的場合，通過適當(dāng)?shù)臒o功補(bǔ)償可以平衡三相負(fù)載。
無功補(bǔ)償就其補(bǔ)償方式來說分為高壓補(bǔ)償和低壓補(bǔ)償。高壓補(bǔ)償通常是在變電所高壓側(cè)進(jìn)行，僅能補(bǔ)償補(bǔ)償點前端的無功功率，對補(bǔ)償點后的輸電線路和負(fù)載的無功功率起不到補(bǔ)償作用。低壓補(bǔ)償可直接補(bǔ)償輸電線路和負(fù)載的無功功率，補(bǔ)償效果最為理想。但在低壓補(bǔ)償時，負(fù)載具有分散性大、數(shù)量多的特點，要求無功補(bǔ)償裝置成本低、操作方便、易于維護(hù)和安裝，而且必須能進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償。
目前，電力網(wǎng)中的負(fù)荷大部分是感性負(fù)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(bǔ)償簡單經(jīng)濟(jì)，靈活方便。但當(dāng)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(shè)備，如軋鋼機(jī)、電弧爐、電氣化鐵道等，這就要求補(bǔ)償裝置能夠根據(jù)負(fù)荷的變化進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償。而并聯(lián)電容器只能補(bǔ)償固定無功，容易造成過補(bǔ)或欠補(bǔ)，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(dǎo)致諧波放大。因此，采用對電容器分組，利用微機(jī)進(jìn)行控制，根據(jù)負(fù)荷無功功率的變化，對電容器組進(jìn)行自動投切，以實現(xiàn)對無功功率動態(tài)補(bǔ)償?shù)难b置，目前在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)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(guān)，它的主要缺陷是開關(guān)速度較慢，約為10-30s，不可能快速跟蹤負(fù)載無功功率的變化，而且投切電容器時常會引起較嚴(yán)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(bǔ)償電容器的內(nèi)部擊穿，嚴(yán)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(biāo)，由于補(bǔ)償終極目的是減少進(jìn)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(zhǔn)確反映電網(wǎng)中負(fù)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(shè)備的安全運(yùn)行，重載時則不易達(dá)到充分補(bǔ)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(yīng)用，交流無觸點開關(guān)SCR, GTR, GTO等相繼應(yīng)用于無功補(bǔ)償裝置，將其作為投切開關(guān)，速度可以提高500倍(約l0us)，對任何系統(tǒng)參數(shù)，無功補(bǔ)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(guān)的無功補(bǔ)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(dāng)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(shè)計的主要工作
(1)分析過零型固態(tài)繼電器SSR應(yīng)用于低壓動態(tài)無功補(bǔ)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(bǔ)償裝置的控制策略進(jìn)行研究，采用以無功功率作為主要的投切判據(jù)，設(shè)計低壓電網(wǎng)下負(fù)載（本文對象為電動機(jī)）的無功補(bǔ)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(shè)計的主要工作
第2章 異步電動機(jī)無功補(bǔ)償原理及容量確定
2.1 無功補(bǔ)償原理
2.2無功補(bǔ)償方式及容量確定
第3章 電容部分和主電路設(shè)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(shè)計
4.1系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)計
第5章 無功補(bǔ)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(fù)合投切判據(jù)
第6章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計
6.1主程序設(shè)計
6.2 子程序設(shè)計
6.3 軟件抗干擾設(shè)計
結(jié)論與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄 C-51語言源程序片段
參考文獻(xiàn)
柔性交流輸電控制器及對我國開發(fā)應(yīng)用的建議。電網(wǎng)技術(shù)。1996
[6] 黃順禮?；陔娏﹄娮蛹夹g(shù)的柔性交流傳輸設(shè)備。電工技術(shù)雜志。2002
[7] 靳龍章，丁毓山。電網(wǎng)無功補(bǔ)償實用技術(shù)。中國水利水電出版社。1997
[8] 李華，孫曉民，李紅青等。MCS-51系列單片機(jī)實用接口技術(shù)。北京航空航天大學(xué)出版社。1993
[9] 石新春，楊梅玲，喻德忠。一種采用零壓型開關(guān)的TSC低壓無功補(bǔ)償裝置。電網(wǎng)技術(shù)。2000
[10]李殿璞，史立斌，李景超。微機(jī)控制動態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償。電工電能新技術(shù)。1993
[11]梁廷貴，王裕深，晃樹明等。集成運(yùn)算放大器電壓比較器分冊。科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社。2002
[12] 劉漢民.LED顯示驅(qū)動器MAX7219的單片機(jī)接口技術(shù)及編程。儀表技術(shù)與互感器。2002
[13]柳春芳，陳劍光，柳山。低壓無功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用與效益分析。電工技術(shù)雜志。2002
[14]馬忠梅，籍順心，張凱等。單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計。北京航空航天大學(xué)出版社。1999
[15] 門洪，梁志珊。一種通用TSC型無功補(bǔ)償控制器的研制吉林電力。2002
[16] 歐陽斌林，劉立山，蔣文科等。單片機(jī)原理及應(yīng)用。中國水利水電出版社，
[17] 史延齡，鄒來智，王正蘭。X25045與單片機(jī)的接口及編程儀器儀表用戶。2002
[18] 李湘江.工控軟件抗干擾設(shè)計技術(shù)。工業(yè)自動控制。2001
[19] 王兆安，楊君，劉進(jìn)軍。諧波抑制和無功功率補(bǔ)償。機(jī)械工業(yè)出版社。2002
