无功补偿装置的设计答辩ppt

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1、基于单片机控制的无功补偿装置的设计学院（系）：电气工程与自动化专业：电气工程及其自动化学生姓名：訾攀登学号：310808010530指导教师：杨凌霄论文框架绪论无功补偿的原理硬件设计软件设计12341.1课题的应用背景随着我国经济发展和国际化能源紧张局势的加剧，加强电能质量和节能降耗的影响十分重要，这其中采取无功补偿方式提高功率因数降等都是行之有效的措施。在电力供电系统中，功率因数的提高是一项重要的技术工作，直接关系到输电线路的电能损耗及供电的经济性，供电质量。研制高性能的功率因数补偿装置具有实际的社会，经济效益。而且在电力系统中，无

2、功功率要保持平衡，否则，将会使系统电压下降，严重时，会导致设备损坏，系统瓦解。此外，网络的功率因数和电压降低，使电气设备得不到充分利用，促使网络传输能力下降，损耗增加。因此，解决好网络补偿问题，对网络降损节能有着极为重要的意义。1绪论1.2本课题主要研究的内容本次设计主要是运用单片机技术实现电力系统的功率因数进行补偿，以实现电力系统最优控制。其中包括数据的采集，电容组的投切控制、电力系统功率因数的显示、看门狗设计等一系列环节，并采用了过零固态继电器以实现对电力系统的柔性投切。应用51系列单片机实现对开关组电容模块的控制，达到调整功率因

3、数的目的。。2.1无功补偿的原理将电容器和电感并连在同一电路中，电感吸收能量时，正好电容器释放能量，而电感放出能量时，电容器却在吸收能量。能量就在它们之间交换，即感性负荷(电动机、变压器等)所吸收的无功功率，可由电容器所输出的无功功率中得到补偿。因此，把由电容器组成的装置称为无功补偿装置。此外，同步电动机等也可以作为无功补偿装置。无功补偿的作用和原理可由图1.1解释：设电感性负荷需要从电源吸取的无功功率为，装设无功补偿装置后，补偿无功功率为，使电源输出的无功功率减少为，视在功率减少到。图1.1无功补偿补偿原理示意图2.2低压电网中的几

4、种无功补偿的方式广大市电低压电网处于电网的最末端，因此补偿低压无功负荷是电网补偿的关键。搞好低压补偿，不但可以减轻上一级电网补偿的压力，而且可以提高用户配电变压器的利用率，改善用户功率因数和电压质量，并有效降低电能损失。低压补偿对用户及供电部门都有利。低压无功补偿的目标是实现无功的就地平衡，通常采用地方式有三种：随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。随机补偿就是将低压电容器组与电动机并联，通过控制、保护装置与电机共同投切。随机补偿地优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停止运补偿装置也退出，不需要频繁调整补偿容量。且具有投资少，配置灵

5、活，维修简单等优点。为防止电机推出时产生自激过电压，补偿容量一般不大于电机的空载无功。随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧，以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。有很多的低压配电网中的变压器，尤其是农网配电变压器，普遍存在负荷轻的现象[7]。在负荷时接近空载，此时配电变压器的空载无功是电网无功负荷的主要部分。随器补偿由于补在低压侧，可有效地补偿配变空载无功，且连线简单，做到无功地就地补偿。跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在大用户0.4kV母线上的补偿方式。补偿电容器组的固定连接可起到

6、相当于随器补偿的作用，补偿用户的固定无功基荷；可投电容器组用于补偿无功峰荷部分。由于用户负荷有一定的波动性，故推荐选用自动投切方式[8]。此法对电容器的保护比前二种要更可靠。上述三种补偿方式均可对特定种类无功负荷实现“就地平衡”的无功补偿，降损节能效果好。本次设计使用第三种补偿方式。3系统硬件电路的设计在一系列的理论分析之后，本次设计将采用根据功率因数来确定补偿容量的方法，再根据当前无功补偿技术的发展状况，我们采用并联电容器型的无功补偿装置。它具有连线和控制方式简单，电容使用效率高及不产生谐波污染等优点。电压互感器和电流互感器将信号转

7、成低电压，经过电路处理后将正弦信号号转成方波信号。再将此信号传给单片机。单片机控制电容投入或切除。并将结果送入显示器显示。图3.1为无功功率补偿控制器系统的框图。图3.1系统框图3.1相位差检测单元电路对于相位差的测量，传统的测量方法有很多，如示波器测量法、转化为时间间隔法、零示法等。随着集成电路技术的发展、单片机的普及，用单片机组成的相位差测量电路具有精度高、速度快、成本低的优点，日益受到人们的重视。本相位差检测单元电路的设计充分利用了单片机内部精确的时钟源及校正电路，能进行在线检测、显示，大大提高了相位差的测试精度和速度。图3-2

8、相电压、相电流检测电路图3-3相位差检测电路图图3-4相位检测波形图3.2投切电容电路电容器的投切控制元件采用大功率的过零型固态继电器SSR，由于该元件本身封装有过零触发模块且自行工作不需CPU控制，既满足了补偿电容无冲