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1、 低压无功补偿器设计 作者：指导教师：2011年6月15日国内外无功补偿技术的现状早期的无功补偿装置为并联电容器和同步补偿器，多用在系早期的无功补偿装置为并联电容器和同步补偿器，多用在系统的高压侧进行集中补偿。至今并联电容器仍是一种主要补统的高压侧进行集中补偿。至今并联电容器仍是一种主要补偿方式，应用范围广泛，只是控制器在不断的更新发展。同偿方式，应用范围广泛，只是控制器在不断的更新发展。同步补偿器的实质是同步电机，当励磁电流发生改变时，电动步补偿器的实质是同步电机，当励磁电流发生改变时，电动机可随之平滑的改变输出无功电流的大小和方向，对电力系机可随之平滑的改变输出无功电流的大小和方向，对电力
2、系统的稳定运行有好处。但同步补偿器成本高，安装复杂，维统的稳定运行有好处。但同步补偿器成本高，安装复杂，维护困难，使其推广使用受到限制。护困难，使其推广使用受到限制。随着近代电力电子技术的出现和发展，无功补偿技术也随之随着近代电力电子技术的出现和发展，无功补偿技术也随之发展。晶闸管的出现标志着电力电子技术的诞生，并以此为发展。晶闸管的出现标志着电力电子技术的诞生，并以此为起点，随着半导体制造技术和变流技术的发展，新型的电力起点，随着半导体制造技术和变流技术的发展，新型的电力电子器件不断问世，由此引发了众多行业的变革，如交流变电子器件不断问世，由此引发了众多行业的变革，如交流变频调速技术的蓬勃发
3、展。同样电力电子技术对无功补偿技术频调速技术的蓬勃发展。同样电力电子技术对无功补偿技术也带来了新的发展也带来了新的发展锲机。锲机。无功补偿原理 设电感性负荷需要从电源吸取的无功功率为设电感性负荷需要从电源吸取的无功功率为Q Q，装设无功补偿装置，装设无功补偿装置后，补偿无功功率为后，补偿无功功率为QcQc，使电源输出的无功功率减少为，使电源输出的无功功率减少为Q=Q=Q-Q-QcQc，功率因数由，功率因数由coscos提高到提高到coscos，视在功率，视在功率S S减少到减少到SS。无功补偿原理 图中的用电负荷总电流图中的用电负荷总电流I I可以分解为有功电流分量可以分解为有功电流分量IpI
4、p，和无功电流分，和无功电流分量量Iq(Iq(电感性的电感性的)。当并联电容器投入运行时，流入电容器的容性电流。当并联电容器投入运行时，流入电容器的容性电流IcIc与与IqIq方向相反，故可抵消一部分方向相反，故可抵消一部分IqIq使电感性电流分量使电感性电流分量IqIq降低，总电降低，总电流流I I由降为由降为I I，功率因数提高。这时，负荷所需的无功功率全部由补，功率因数提高。这时，负荷所需的无功功率全部由补偿电容供给，电网只需供给有功功率。偿电容供给，电网只需供给有功功率。低压无功补偿器的结构图 硬件设计 CPUCPU AT89C51AT89C51是低电压、高性能的是低电压、高性能的CM
5、OS 8CMOS 8位单片机，片内含位单片机，片内含4K bytes4K bytes的可反复擦写的的可反复擦写的只读程序存储（只读程序存储（PEROMPEROM）和）和128bytes128bytes的随机存取数据存储器（的随机存取数据存储器（RAMRAM），器件兼容），器件兼容标准标准MCS51MCS51指令系统，内置通用指令系统，内置通用8 8位中央处理器（位中央处理器（CPUCPU）和）和FlashFlash存储单元。存储单元。硬件设计 A/DA/D转换器器 ADC0809ADC0809是一种是一种8 8路模路模拟输入逐次比入逐次比较型型A/DA/D转换器。它由器。它由8 8路模路模拟开
6、开头、地址、地址锁存与存与译码器、器、8 8位位A/DA/D转换器和三器和三态输出出锁存存缓冲器冲器组成。成。ADC0809ADC0809芯片可以分芯片可以分时处理理8 8路模路模拟量量输入信号，使用模入信号，使用模拟开开关切关切换。在某一。在某一时刻，模刻，模拟开关只能与一路模开关只能与一路模拟量通道接通，量通道接通，对该通道通道进行行A/DA/D转换硬件设计 看门狗看门狗 系统采用监控系统采用监控芯片芯片MAX813LMAX813L构构成硬件狗，与成硬件狗，与AT89C51AT89C51的的接口电路如右接口电路如右图所示。图所示。硬件设计 LCDLCD显示示 本次设计采用本次设计采用160
7、21602型型LCDLCD显示，显示，16021602型型LCDLCD显示模块具有体显示模块具有体积小，功耗低，显示积小，功耗低，显示内容丰富等特点。内容丰富等特点。16021602型型LCDLCD可以显示可以显示2 2行行1616个字符，有个字符，有8 8位数位数据总线据总线D0D7D0D7和和RSRS，R/WR/W，ENEN三个控制端三个控制端口，工作电压为口，工作电压为5V5V，并且具有字符对比度并且具有字符对比度调节和背光功能调节和背光功能 。模拟信号调理电路 输出控制电路 光电偶合器通过一个非门与光电偶合器通过一个非门与89C5189C51的一个输出口连接，当此脚输出高电的一个输出口
8、连接，当此脚输出高电平时，使平时，使MOC3021MOC3021打开驱动双向可控硅，使晶体管导通和继电器吸合，打开驱动双向可控硅，使晶体管导通和继电器吸合，驱动电容器组投入运行，发光二级管发光指示。当管脚输出为低电平时，驱动电容器组投入运行，发光二级管发光指示。当管脚输出为低电平时，将会封锁住将会封锁住MOC3021MOC3021，则继电器释放，发光二级管熄灭，电容器组退，则继电器释放，发光二级管熄灭，电容器组退出电路。出电路。软件设计 在软件设计上我们采用汇编语言，用汇编语言用来在软件设计上我们采用汇编语言，用汇编语言用来编制系统软件和过程控制软件，其目标程序占用内存空编制系统软件和过程控制
9、软件，其目标程序占用内存空间少，运行速度快，有着高级语言不可替代的用途。间少，运行速度快，有着高级语言不可替代的用途。软件设计 随器补偿应以配变容量的随器补偿应以配变容量的6%6%8%8%选择电容器容量效果较好，选择电容器容量效果较好，因为这大约相当于配电变压器空载时的无功功率，本次设计因为这大约相当于配电变压器空载时的无功功率，本次设计一共设了一共设了3 3组容量为组容量为25FP25FP电容器组，方便控制和调节补偿容电容器组，方便控制和调节补偿容量，采用三相共同补偿。量，采用三相共同补偿。当检测到到的功率因数小于当检测到到的功率因数小于0.950.95时，投入第一组电容器组；时，投入第一组
10、电容器组；再进行第二次检测，计算得到功率因数再于默认值进行比较，再进行第二次检测，计算得到功率因数再于默认值进行比较，若实际功率因数仍然小于若实际功率因数仍然小于0.950.95的话，继续投入第二组电容的话，继续投入第二组电容器组，以次类推，直到实际功率因数小于标准。器组，以次类推，直到实际功率因数小于标准。当检测到的三相电压大于标准电压时（通常取当检测到的三相电压大于标准电压时（通常取400V400V），即），即电网处于容性状态，无功补偿过量，则立即切除第三组电容；电网处于容性状态，无功补偿过量，则立即切除第三组电容；继续检测电压，若电压仍然高于标准的话，则切除第二组电继续检测电压，若电压仍
11、然高于标准的话，则切除第二组电容器组，以次类推，直到实际电压小于标准。容器组，以次类推，直到实际电压小于标准。总结与展望 无功补偿技术在边沿科学如电力电子技术和微电子技术发无功补偿技术在边沿科学如电力电子技术和微电子技术发展的推动下，在电力系统领域取得了很大的发展，形成展的推动下，在电力系统领域取得了很大的发展，形成了多种补偿方式。本文在对无功补偿技术进行分析的基了多种补偿方式。本文在对无功补偿技术进行分析的基础上，针对传统无功补偿装置的缺点提出了一种新型的础上，针对传统无功补偿装置的缺点提出了一种新型的智能无功补偿控制器智能无功补偿控制器,该装置适合对大用户进行无功补偿该装置适合对大用户进行
12、无功补偿,也就是随器补偿也就是随器补偿,其优点如下其优点如下:1 1、装置结构简单，通过硬件软件配合，稳定性高，用单、装置结构简单，通过硬件软件配合，稳定性高，用单片机控制，可实现真正的智能控制，具有很高的性价比。片机控制，可实现真正的智能控制，具有很高的性价比。2 2、采用、采用LCDLCD显示，可实时显示电压、电流和功率因数等显示，可实时显示电压、电流和功率因数等数据。数据。3 3、控制策略比较合理。该策略既考虑到无功补偿对电容控制策略比较合理。该策略既考虑到无功补偿对电容容量需求，又考虑到稳定电压质量的要求，比如在高电容量需求，又考虑到稳定电压质量的要求，比如在高电压区间的只切不投原则和在低压区间的只投不切原则。压区间的只切不投原则和在低压区间的只投不切原则。致谢 欢迎各位迎各位领导、老、老师批批评指正！指正！谢谢！