基于arm的无功补偿控制器设计

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1、武汉理工大学硕士学位论文基于ARM的无功补偿控制器设计姓名：文浩申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：黎洪生20070401武汉理工大学硕士学位论文摘要随着电网容量和用电设备的增加，用户对电力系统无功的要求也与臼俱增。无功功率会导致系统功率因数和电压降低，网络传输能力下降，网损增加，使电气设备得不到充分的利用，严重时还会导致设备的损坏。所以无功补偿技术日益引起人们的关注，传统无功补偿补偿器由于主控制器运算能力的限制，难以对实时信号进行有效分析，影响了补偿效果。本文首先分析无功补偿的基本工作原理和控制方法，再比较归纳各种无功补偿的原则和方式的优缺点。然后基于国

2、内电力市场的需求现状，考虑到现代无功补偿的快速性和精度要求，设计了一种基于ARM的新型低压智能无功补偿控制器。在硬件设计方面，使用LPC2132作为主控制器，能够实现自动采样计算、无功自动调节、故障报警保护、数据存储等功能。系统采用倍频电路实时跟踪电网谐波，投切装置采用过零触发电路投切电容，抑制投切涌流。控制器采用8421编码电容方式。并具有LCD液晶菜单显示，直观地显示测量的电网参数。在软件设计方面，基于ARM软件开发平台，阐述了基于嵌入式实时操作系统oC／OS．Ⅱ实现无功补偿控制器的软件设计。详细叙述了gC／OS．II在LPC2132上的移植、各个任务模块的功能、任务的

3、划分和调度。根据软件的功能，引入I_tC／OS．II操作系统三层软件设计的思想，用户设计中间件层和用户任务层。重点详叙任务如下：无功补偿采集任务，对输入信号进行由内部A／D和CD4046芯片共同完成信号的锁相和同步采样工作，得到电压、电流的瞬时值；计算任务，通过LPC2132进行数据运算和处理，实现对重要电力参数的实时、准确计算；通信任务，系统采用RS485和GPRS通信方式实现数据传输。在理论方面，该无功补偿控制策略结合了功率因数和无功功率两种控制方式的优点，并使用PID控制提高控制策略性能。在综合性价比最大原则下，本无功补偿控制策略原理简单，易于实现，控制效果良好。最后

4、本文对控制器需要完善的地方进行了分析。该控制器集无功补偿，配电监测，电网数据传输和存储等功能于一身。本文提出的无功补偿控制器设计合理可行、性能稳定可靠，达到了预期的功能要求。关键词：无功补偿，ARM，嵌入式系统，液晶显示II武汉理工大学硕士学位论文ABSTRACTWiththeincreasingofpowetcapacityandtheelectricequipment,therequirementofreactivepowergrowsdaybyday．ReactivepowerwillcausethedropofpoWerfactorandvoltage，thedec

5、lineofcapabilityofnetworktransmission,andtheincreaseofactivepoWetlOS$．SOtheequipmentscannotbesufficientlyutilized,e^ranbedamaged．ThereforemoreandmoreattentionhasbeenpaidtoreactivepoWetcompensation．Duetothelimitedoperationabilitvofmaincontroller,thetraditionalreaetivepoWetcompensatoriSdi伍cu

6、lttoanalyzereal·timesignaleffectivelyandthusimpactstheresultofcompensation．Thepaperanalyzesthebasicprincipieandcontrolmethodofreactivepowercompensation,andcomparesadvantagesanddefectsofallkindsofreactivepowermethods．Thenalow-voltageintelligentreactivepowercompensatorbasedonARMhasbeendesign

7、edforthepresentelectricalpowermarket．n圮reactivepowercompensationcontrollersatisfiestherequestsoflli吐speedandcontrolprecision．Inhardwaredesign,LPC2132(ARM71isusedinthecompensator,whichcarries0utthefunctionssuchassamplingandcalclllating,regalatingthereactivepowe