低压无功补偿系统硬件设计
低压无功补偿装置设计
低压无功补偿装置设计低压无功补偿装置是一种用于改善低压电网无功功率因数的设备。
在低压电网中，由于电力负荷的不平衡与变化，会产生较多的无功功率，导致电网的功率因数下降，影响用电设备的正常运行。
因此，设计一个有效的低压无功补偿装置对于提高电网质量与效率具有重要意义。
1.改善电网功率因数：通过合理地补偿无功功率，将电网功率因数提高到合适范围内，提高电能利用效率，降低电网线损。
2.优化电力负荷分配：根据低压电网的负荷情况，合理配置补偿装置的容量和分布，使得电网各个节点的负荷分布更加均衡，减少负荷不平衡引起的无功功率损耗。
3.控制与保护功能：设计一个完备的控制系统，包括对补偿装置的开关控制、功率因数监测与调节等功能，并设置保护装置，对补偿装置的运行过程进行监测与保护，确保其安全可靠地运行。
1.根据电网的负荷特性与无功功率需求，确定补偿装置的容量与数量。
通常使用的补偿方式有静态无功发生器（SVC），静态无功补偿（SVC），静止无功发生器（SVG）等。
2.设计电容器组合的选择与配置。
根据电网负荷变化的特点，设计不同组合容量的电容器，并合理配置在电网各个节点上。
需要考虑的因素包括电容器的工作电压、容量、损耗等。
3.设计补偿装置的控制与监测系统。
通过对电网功率因数的实时监测，控制装置可以根据需求自动实现补偿装置的开关与电容器组合的切换，并对补偿装置的运行状态进行监测与保护。
4.设计电网的接线与保护装置。
根据补偿装置与电网的连接方式，设计合适的接线方案。
同时，对补偿装置进行过流、过压、过温等保护设计，确保其运行的稳定性与安全性。
5.选用合适的电容器和其他元器件。
电容器是低压无功补偿装置的核心元件，需要选用具有低损耗、高稳定性的电容器。
此外，还需要选择合适的开关设备、监测仪表和保护元件等辅助元器件。
总之，低压无功补偿装置的设计需要考虑到电网的特点与要求，合理设计容量与分布，配置合适的元器件，并设计完备的控制与保护系统。
低压配电系统无功补偿滤波设计说明
低压配电系统无功补偿滤波设计说明一、引言无功补偿滤波器是低压配电系统中的一种重要设备，通过对无功功率进行补偿和滤波，可以提高系统的功率因数，减少谐波污染，保证系统的稳定运行。
本文将详细介绍低压配电系统无功补偿滤波器的设计原理和注意事项。
二、无功补偿滤波器原理无功补偿滤波器通常由电容器和电感器组成。
通过调节电容器和电感器的容值和电感值，可以实现对无功功率的补偿和滤波。
在低压配电系统中，负载通常具有较大的无功功率，导致系统的功率因数下降。
无功补偿滤波器可以通过优化电容器和电感器的组合，实现对负载无功功率的补偿。
同时，滤波器中的电感器可以对电网中的谐波进行滤除，减少谐波污染。
三、无功补偿滤波器设计步骤1.确定滤波器的功率根据低压配电系统的实际负载情况，确定无功补偿滤波器的功率。
通常，滤波器的功率应略大于负载的无功功率。
2.选择电容器和电感器根据滤波器的功率和电网的频率，选择合适的电容器和电感器。
电容器的容值应按照滤波器的功率和电网频率进行计算，电感器的电感值应使得滤波器在电网频率下具有最佳的谐波滤除效果。
3.设计滤波器的连接方式根据实际的系统要求，选择滤波器的连接方式。
常见的连接方式包括单电容滤波器、双电容滤波器和电感滤波器等。
4.进行滤波器的电流和电压设计根据滤波器的功率和连接方式，计算滤波器的电流和电压。
滤波器的电流和电压设计应满足系统的安全要求，同时考虑滤波器的耐受能力和寿命。
5.进行滤波器的谐波分析和调整通过对滤波器的谐波分析，确定滤波器的谐波滤除效果。
根据实际需要，对滤波器进行调整，以达到最佳的谐波滤除效果。
四、无功补偿滤波器设计注意事项1.安全性滤波器内部的电容器和电感器应具有良好的安全性能，能够承受系统的电流和电压冲击，防止发生电弧、爆炸等事故。
2.稳定性滤波器的设计应具有良好的稳定性，能够适应负载的变化，保证系统的补偿效果和滤波效果。
3.谐波滤除效果滤波器应具备良好的谐波滤除效果，能够滤除电网中的谐波，减少谐波对系统的影响。
低压无功补偿控制器的设计
低压无功补偿控制器的设计一、引言低压无功补偿是电力系统中的常见问题，随着电力负荷的变化，发生器的无功功率需求也会发生变化，如果无功功率无法得到恰当的补偿，会导致电力系统的功率因数降低，造成电网的无用功耗，影响电网的经济运行。
因此，在低压电力系统中引入无功补偿是非常必要的。
二、无功补偿控制器的功能无功补偿控制器的主要功能是通过监测电压和电流，控制电容器的开关，以达到恰当的补偿电网的无功功率。
一般控制器具备以下功能：1.定时补偿：根据运行时间，设定合适的补偿时间，可以提高无功补偿的效果。
2.电容器管理：监测电容器的运行状态，包括故障检测、电容器开关检测等功能，保证无功补偿装置的正常运行。
3.报警功能：当电容器发生故障或超过额定值时，控制器应能及时报警，以保证系统安全。
4.远程监控：应能配备远程监控功能，方便运维人员对系统进行监测和控制。
5.数据记录：能够记录电压、电流等重要参数，为后续分析和优化提供数据支持。
三、控制器的设计原则1.可靠性：控制器应具备高可靠性，能够稳定运行，避免故障导致无功补偿失效。
2.灵活性：控制器应能适应不同电力系统的需求，具备可调参数和灵活的控制方式。
3.精度：控制器应具备高精度的电压和电流监测能力，使得补偿效果更加准确。
4.互联性：控制器应能与其他设备进行联动，实现系统的整体控制和优化运行。
5.经济性：控制器应能提供高性价比的解决方案，减少系统的运行成本。
6.易用性：控制器的操作界面应简洁明了，易于操作和维护。
四、控制器的硬件设计1.电压和电流采样电路：设计合适的采样电路，将电压和电流转换为数字信号，方便后续处理和控制。
2.处理器和控制芯片：采用高性能的处理器和控制芯片，具备高速计算和多任务处理能力。
3.通信接口：控制器应设有适当的通信接口，方便与上位机进行数据交互和控制。
4.电源管理电路：设计稳定可靠的电源管理电路，保证控制器的正常运行。
5.报警器和显示器：设备适当的报警器和显示器，用于显示报警信息和系统状态。
低压配电系统无功补偿柜设计
低压配电系统无功补偿柜的设计摘要：无功功率补偿将降低供电系统的功率损耗和电能损耗，减少变压器和线路中的电压损失和提高供电设备利用率。
本文通过本单位低压配电系统无功补偿柜的设计过程，阐述了低压配电系统无功补偿方式选择及无功补偿容量的确定。
关键词：无功功率；功率因数；补偿；1. 前言我公司变电所低压配电系统无功补偿柜因多年来年久失修、疏于管理，已多年没有正常投入使用，并且已有部分电力电容器损坏遗失。
为了加强电力管理，公司决定重新配制低压配电系统无功功率补偿柜，以提高系统的功率因数,增加系统出力,降低网络损耗,改善电能质量。
下面我将此次无功补偿柜配制过程中学到的无功补偿的原理、作用，补偿的方式选择及无功补偿的电力电容容量确定等相关知识同大家分享。
2. 无功补偿的基本原理电力系统中，电动机及其它有线圈的设备用的很多，这类设备除从线路中取得一部分电流做功外，还要从线路上消耗一部分不做功的电感电流，这就使得线路上的电流要额外的加大一些，功率因数就是用来衡量这一部分不做功的电流的，当电感电流为0时，功率因数等于1，当电感电流所占比例逐渐增大时，功率因数逐渐下降，显然，功率因数越低，线路额外负担越大，发电机、电力变压器及配电装置的额外负担也较大，这除了降低线路及电力设备的利用率外，还会增加线路上的功率损耗，增大电压损失，降低供电质量。
为此，应当提高功率因数。
提高功率因数最方便的方法就是并联电容器，产生电容电流抵消电感电流，将不做功的所谓无功电流减小到一定范围以内。
无功电源同有功电源一样，是保证电能质量不可缺少的部分，在电力系统中应保持无功平衡，否则，将会使系统电压降低，设备损坏，功率因数下降，严重时，会引起电压崩溃，系统解裂，造成大面积停电事故，因此，解决电网无功容量不足，增装无功补偿设备，提高网络的功率因数，对电网降损节电，安全可靠运行有着极为重要的意义。
3. 提高功率因数的办法提高功率因数的方法常用的是补偿法,低压配电系统中常用并联电力电容器的办法来补偿用电设备需要的无功功率,这就称为电容无功补偿法。
新型低压无功补偿控制器的设计
Ｖ０ ． ４ Ｎｏ ５ １２ ．
新 型 低 压 无 功 补偿 控 制器 的设 计
程 玮 郑 慧珍
（ ． 门海洋职业技术学院 机电系， １厦 福建 厦 门 ３ １０ ； ６ １０
２漳州职业技术学院 电子工程 系 ， ． 福建 漳州 ３３０ ） ６０１
摘 要 ： 出采用 电能计量芯片 Ａ ＴＴ２ Ｂ作为采样计算 的 Ａ Ｄ芯片和以 ＰＣ ８ ４ ２ 提 Ｉ ０２ ／ Ｉ１ Ｆ５ ０为主控芯 片的新型低压
［］ ４ 王丁， 王斌 ， 江修． 于 Ａｑ ０２ 基 ｑＴ ２Ｂ的 配变监控 终端的研 究［］开发研究与设计技术 ， ０ ，１ ： ７ ～ ０５ Ｊ． ２ ７ （） １ ３ １７． ０ ０ ［］ ５ 吕晓洁． 智能低 压 Ｔ Ｃ动 态无功补偿装置的研究［ ． Ｓ Ｄ］ 西
安： 西安科技 大学学位论 文 ，０７ ２０ ． 责任编辑 ： 张耀华
接 口。
Ａ 相 电源输入 噩ｃ
功率 测量精度 优于０１ ， ．％ 电流和 电压的有效 值测量精 度优 Ｔｏ５ ．％。如 图 ２ 所示 ， 芯片 能够测量 各相及 合相包 括基 该
波、 谐波 和全波有 功功率 、 无功 功率 、 在功率 、 功能量 以 视 有
及无功能量， 同时还能测量频率、 各相电流及电压有效值、 功 率因数、 相角等参数。其提供一个 ＳＩ Ｐ 接口与外部控制器之 间进行计量参 数以及 校表参 数 的传 递 ， 使用方便 ， Ｊ能充分
容支路在谐 波状况下易损坏 。鉴于上述 情况 ， 笔者 提出采用 ＰＣ ８ ４２ Ｉ １Ｆ ５ ０为主控制芯 片和 电能计 量 芯 片 Ａ Ｔ０ ２ Ｔ Ｔ２ Ｂ为电 量采集芯片的设计思路 ， 设计一款新 型低压无 功功率补偿控 制器。该补偿器能够 精确计 算 当前 所在 电 网的元功 功率及 各相电压、 电流值等 电量参数 ， 并且 能根 据 当前 所需补 偿无
低压配电系统无功补偿柜设计
低压配电系统无功补偿柜设计背景介绍无功补偿是指在交流电路中为改善电源质量、提高系统功率因数而进行的操作。
在低压配电系统中，无功补偿通常由无功补偿柜来完成。
无功补偿柜的设计和选型对于提高系统功率因数、降低线路损耗、提高负载供电质量至关重要。
设计原则在设计无功补偿柜时，有以下几个原则：1.选用适量的电容器组合来完成无功补偿；2.按照实际情况进行无功补偿，避免选用过大或过小的容量；3.按照现场实际情况选择无功补偿方式，避免带来电网问题；4.应用合适的控制技术，确保无功补偿的正确实施。
设计细节选择电容器在选购电容器时应考虑到以下几个因素：1.电容器的额定电压：应与实际电压匹配，不低于最大工作电压的1.1倍；2.电容器的额定电流：应能够承受实际电流，不低于最大工作电流的1.1倍；3.电容器的额定容量：应根据实际情况选择，避免容量过小或容量过大；4.电容器的数量：应根据实际情况选择，避免过多或过少。
选择控制器无功补偿柜的控制器可以实现自动开关电容器、平衡电容器工作时间、保护电容器等功能。
在选择控制器时应考虑到以下几个因素：1.控制器的类型：应根据实际情况选择，避免不必要的复杂性；2.控制器的输入电压和频率：应与实际情况匹配；3.控制器的控制方式：可以采用自动或手动调节；4.控制器的具体功能：应根据实际需要选择，避免不必要的浪费。
设计布局在设计无功补偿柜布局时可以采用独立的或集成的形式，具体布局应根据实际情况选择。
在布局时应注意：1.电箱和电容器之间的距离应足够，以便于维护；2.电箱内的电容器应采用平衡布置，保证电容器的使用寿命；3.电箱内应设置合适的排风设施，以保证电箱内温度不会过高；4.必要时还可以采用隔板等设施，以保证电箱内的热交换。
常见问题无功补偿柜出现电容器损坏的问题怎么办？电容器是无功补偿柜的核心部件，如果发现电容器损坏，应立即更换。
同时还要检查控制器和电器元器件是否存在故障。
无功补偿柜不启动的问题怎么办？如果无功补偿柜不启动，可以先检查控制器和电器元器件是否故障，并检查电容器和电路是否正常。
低压动态无功补偿系统的研制
Ｃ ｉ ａ ｓ ｉ ｎ ｅ ａ ｄ Ｔ ｃ ｎ 】 ｇ Ｒ ｖ ｌ ｈ ｎ ｃ ｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｅ ｉ ｙ ｅ
●Ｉ
低压 动态无功补偿 系统的研制
王 见 乐
（ 樊学 院物理 与 电子工程 学 院 襄 ４ １０ ） ４ ０ ０
［ 要］ 摘 本文 介绍 了装置 的主 电路 、硬件 电路 及其 特点 。硬件 方面 显著 特点 为 ： 采用 可构成 真 正的 多主冗 余系 统 的 Ｃ Ｎ总线 网， Ａ 同时也 采用 Ｒ 一 ８ 通 信 Ｓ４５ 网络， 可适 应不 同层 次 的应用 需 要 采用 先进 的投 切 电容 器 的方 式， 具有 自动 抄 表功 能 。采用 自适应 差动 、速 断 、过流保 护 原 理， 满足运 行 方式 变化 剧烈 的
引 言 随着 能源 的 日益 紧张， 电力系 统除 安全性 外， 对经济运 行 的要求也 越来 越 高， 在低压配 电网 中， 采用投切 并联 电容器组 进行就地 无功补偿 ， 以减少输 电 可 中 的无 功输送 ， 降低线损 ， 改善 电压 质量， 增加 有功 输送 ， 既保 证供 电系 统安全 性 、又 满足 了经 济运行 的要 求 。针对 以往 无功 补偿 系统 功率 因数 低， 适时 性 不高， 单片机做 为补 偿控制器 受 限制 的缺点， 本文所 描述 的装置， 采用 以晶闸管 作为执行 元件 ， 择合适 的投 入相 角， 选 实现 了并联 电容器 组的快 速无 涌流投 切 和可频 繁投 切 。采用 Ｄ Ｐ芯 片控 制， Ｓ 动态 跟踪 负荷 的无 功 电流 或无 功 功率， ２ｍ ０ Ｓ内可适 时进行 分相分 级补 偿 。应用 了电容 器预充 电技 术， 服了 电容器 克 投入 时 的过 渡过 程 。另外 考 虑 了抑 制高 次 谐波 的 问题 。通 信 方面 采 用 Ｃ Ｎ Ａ 总线作为 配 电自动化 的局域通 信 网， 同时 也配置Ｒ 一 ８ 通信 网络 ， Ｓ４ ５ 以适 应不 同 层 次 的应 用 需要 。液 晶汉 字 显 示，可适 时对 运 行 设备 的三相 和 单 相有 功 功 率 、无 功 功 率 、 视 在 功 率 、 电 能 、 频 率 、 各 相 电压 、 电 流 、 功 率 因数 等 有关参 数， 以及 控制器 的 工作状 态 、电容器 组 的投 切情 况、 晶闸管 组状 态 进 行监 控 。从硬 件 和算 法 方面 充 分考 虑 抗 干扰 措 施和 采 样 的准 确 性 。
低压配电系统无功补偿柜设计
低压配电系统无功补偿柜设计无功补偿柜主要用于对系统中的无功电流进行补偿，通过投入或切出无功补偿柜来调整系统的功率因数，从而达到提高系统效率的目的。
无功补偿柜通常包括电容器组、电抗器组和控制装置三部分。
首先，电容器组是无功补偿柜的核心组成部分。
电容器组是由若干并联连接的电容器单元组成的，其主要作用是通过补偿无功电流来提高系统的功率因数。
在设计电容器组时，需要考虑负荷性质、负荷功率因数及系统电压稳定性等因素，以确保电容器组的补偿效果。
其次，电抗器组是用于反补偿感性负载，提高无功功率因数的装置。
在设计电抗器组时，需要根据系统负荷的感性功率因数、谐振频率及系统电流等参数，选择适合的电抗器型号和数量，以实现对感性负载的补偿。
最后，控制装置则是无功补偿柜的控制中心，用于监测并调节系统的功率因数。
控制装置通常包括电容器组的投切开关、电压、电流及功率因数的监测装置以及自动补偿控制系统等。
通过控制装置的精确控制，可以实现对系统功率因数的持续调整，并保持在预定范围内。
在设计低压配电系统无功补偿柜时，需要考虑以下几个方面：首先，根据系统的负荷特性和功率因数需求确定无功补偿柜的容量。
具体可通过实测负荷功率因数进行计算，或根据系统负荷功率因数与谐振频率的关系图来选择合适的型号和数量。
其次，需合理布置无功补偿柜。
无功补偿柜应尽量靠近负荷中心，减少线路长度和线损，同时应避免与其他电气设备的干扰，减少对系统电压的谐振影响。
最后，应考虑无功补偿柜的可靠性和安全性。
无功补偿柜应采用合适的防护措施，如过流保护、短路保护以及过温保护等，以确保电容器组和电抗器组的安全运行。
同时，在选购电容器组时，应选择具有良好耐压性能和寿命长的产品。
总之，低压配电系统无功补偿柜的设计是提高电力系统效率和可靠性的重要环节。
在设计过程中，需要合理选择电容器组和电抗器组的型号和数量，布置合理和注意安全可靠性等因素，以确保无功补偿柜在低压配电系统中的稳定运行。
基于LPC2220低压无功补偿控制器设计
出以及多达9个外部中断，使它们特别适用于工业控制，通过配置总线LPC222O最多可提供76个GPIO。
多个串行接口包括2个16C550工业标准UART、高速I2C接口(400kbit/s)和2个SPI接口，8路10位A/D，转换器转换时间低至2.44ms，CPU操作电压范围1.65~1.95V(1.8V±8.3%)、I/O操作电压范围3.0-3.6V(3.3V±10%)。
历史数据的存储可以对控制器运行状况进行自我监测，对其进行后台分析后可以用来确定无功补偿装置的性能，分析该地区电网的实际负荷量以及负荷变化曲线，对于今后的电网维护及其改造均有着很重要的参考价值。
控制器需要存储运行三个月内的整点数据、投切数据和报警数据。
数据量较大，类型也比较多。
LPC2220 访问外部存储器时必须通过其外部存储器控制器( EMC) 。
EMC 是一个AMBA- AHB 总线上的从模块, 它为AMBA-AHB 系统总线和外部存储器提供了一个接口。
该模块可同时支持多达4 组独立配置的外部存储器，每组支持 M、ROM、Flash(闪存)、Burst ROM等，最大存储容量为16MB，并个1M×16的CMOS多功能并行Flash 器件，可进行快速擦除(扇区、块、芯片)和字编程，具有软、硬件写保护功能，掉电数据保持时间大于100年。
因此，该芯片常应用在大容量数据存储的场合，尤其适用于要求程序、配置或数据存储器可方便和低成本地更新的应用[4]。
具体接线方法是LPC2220的CS0接至SST39VF160的CE端。
LPC2220的Pin90接的读信号OE; LPC2220的WE(Pin29)接写信号SST39VF160的WE端;16位数据总线[D0～D15]与LPC2220的[D0～D15]连接; LPC2220外部存储器的引脚地址输出线[A1～A20]与SST39VF160芯片的[A0～A19]连接。
低压电网无功补偿控制系统的设计
低压电网无功补偿控制系统的设计
低压电网无功补偿控制系统主要是为了解决低压电网中电力系
统电压稳定问题而设计的。
无功补偿系统能够改善电力系统的供电
能力和稳定性, 提高电力质量和效率, 减少无功损耗, 延长电气设
备寿命等。
以下是低压电网无功补偿控制系统的设计过程：
1.系统结构设计：根据低压电网的特点和无功补偿的需要，设
计出适合该电网的无功补偿系统结构。
包括：无功补偿设备的选择、补偿策略的确定等。
2.数据采集与传输：在低压电网中设置电参数检测装置，以采
集电压、电流、功率因数等数据，将这些数据传输到无功补偿装置上。
3.控制算法设计：制定无功补偿控制策略，根据采集到的数据
进行分析处理，控制无功补偿设备的运行，以达到最优的无功补偿
效果。
4.系统实现：将控制算法转化为电路控制模块，在无功补偿装
置中实现对无功补偿设备的控制。
5.实验测试：对系统进行实验测试，测试无功补偿装置在各种
情况下的补偿效果和控制效果。
6.系统优化：根据实验测试结果，对控制算法进行调整优化，
提高无功补偿系统的稳定性和可靠性。
低压电网无功补偿控制系统设计需要综合考虑多方面因素，包括电网特性、无功补偿设备特性、控制算法、系统可靠性等方面，才能确保系统的效果和性能。
低压svg无功补偿方案
低压SVG无功补偿方案引言随着电力系统发展的需求，无功补偿技术在电力系统中扮演着越来越重要的角色，以提高电力系统的稳定性和电能质量。
低压SVG（静止无功发生器）无功补偿方案是一种在低压电网中用于无功平衡的装置。
本文将介绍低压SVG无功补偿方案的原理、特点以及应用。
1. 低压SVG无功补偿方案的原理低压SVG无功补偿方案的基本原理是通过控制SVG装置的无功输出来补偿电网中的无功功率。
SVG通过静态功率电子装置实现无功补偿的功能。
其基本电路如下图所示：SVG电路图SVG电路图在这个电路中，主要包含一个电流控制器和一个电压控制器，分别用来控制SVG的电流和电压。
电流控制器根据电网的需求，控制SVG的电流输出；而电压控制器则根据电压的变化，控制SVG的电压输出。
通过这两个控制器的协调工作，低压SVG可以实现对电网的无功功率的补偿。
2. 低压SVG无功补偿方案的特点•快速响应：低压SVG无功补偿方案采用静态功率电子装置，无需机械部件，具有响应速度快的特点，能够快速地进行无功补偿，提高电力系统的稳定性。
•精确补偿：低压SVG通过精确的控制电流和电压，可以实现精确的无功补偿，提高电能质量。
•体积小巧：由于无需机械部件，低压SVG体积相对较小，可以灵活安装在电力系统中，减少占地面积。
•高效节能：低压SVG通过对无功功率的补偿，可以减少电网的无功损耗，提高电能的利用效率，实现节能减排的目标。
3. 低压SVG无功补偿方案的应用低压SVG无功补偿方案广泛应用于低压电网中，特别是在需要对电网进行无功补偿的场合。
以下是几个常见的应用场景：3.1 工业电网在工业电网中，由于负载的变化以及设备的特性，往往会产生大量的无功功率。
低压SVG可以根据电网的无功需求进行精确的补偿，提高电压质量、降低电网损耗和电力质量。
3.2 商业建筑商业建筑中的电力负载通常变化较大，低压SVG可以根据负载的变化实时调整无功补偿，维持电力系统的稳定性和电能质量，避免产生电能质量问题对设备的影响。
低压电网SVG无功补偿装置设计【毕业作品】
BI YE SHE JI（20 届）低压电网SVG无功补偿装置设计所在学院专业班级自动化学生姓名学号指导教师职称完成日期年月摘要近年来，由于工业的迅速发展，大功率非线性负荷的不断增加，不但改变了电力系统的电网结构，对电网的冲击和谐波污染也不断上升，造成系统无功分布不合理，甚至可能造成局部地区无功严重不足和电压水平普遍较低的情况，以致出现种种电能质量问题，如功率因数低、谐波含量高、三相不平衡、功率冲击、电压闪变和波动等等。
通过合理的方案对电网进行适当的无功补偿，能维持系统电压水平、提高系统电压稳定和设备利用率、提高功率因数避免大量无功的远距离传输、提高输电能力、平衡三相功率、提高系统运行安全性和可靠性。
此外，还可以减少网络有功损耗减少费用。
本设计运用静止无功补偿(SVG)技术对低压电网进行无功补偿，SVG采用基于瞬时无功功率理论的无功电流检测方式，采用IGBT组成的电压逆变电路模块。
主要设计包括主电路设计、控制电路设计、测量单元设计、驱动电路以及滤波电路单元等。
由于需要随时进行无功功率的检测和补偿，对控制器的速度要求较高，可以选择DSP进行控制控制单元的设计。
本论文所设计的SVG系统总体结构包括以下几个部分：主电路、控制电路、测量电路、驱动电路和电源电路等几部分。
测量电路采集负载电流信号、装置输出电流信号、系统接入点电压信号和直流侧电容电压信号等数据，然后，将这些数据信号传输给控制电路，控制电路根据给定的控制策略对从测量电路输送过来的信号数据进行处理，产生触发逆变器的驱动信号，传送到驱动电路，驱动电路将从控制电路接收到的驱动信号进行功率放大，然后加到逆变器，从而控制逆变器输出端输出无功电流的变化，实现无功动态补偿的目的。
关键词：静止无功功率发生器(SVG)，无功补偿，IGBTIAbstractIn recent years, the rapid development of the industry, high power nonlinear loads increase, not only changed the power system network structure, impact on the power grid and the harmonic pollution is increasing, causing system reactive power distribution is not reasonable, even may cause local reactive power shortage and voltage level is generally low, so that there are all sorts of power quality problems, such as low power factor, harmonic content is high, three-phase unbalance, power shock, voltage flicker and wave etc.. Through the reasonable scheme of power system proper reactive power compensation, can maintain the system voltage level, improve system voltage stability and the utilization ratio of equipment, to improve the power factor and avoid a large amount of reactive power for long distance transmission, improve the transmission capacity, balanced three-phase power system, improve the safety and reliability of the operation. In addition, also can reduce the network active power loss reduction cost.The design of the use of static var generator (SVG) technology on the low-voltage reactive power compensation, SVG is based on the instantaneous reactive power theory of reactive current detection method, using IGBT consisting of voltage inverter circuit module. The main design including the main circuit design, control circuit design, measurement unit design, driving circuit and filter circuit unit. Due to the need to carry out reactive power detection and compensation, and the controller speed is higher, can select DSP control unit design.The design of SVG system structure includes the following parts: main circuit, control circuit, a measuring circuit, a drive circuit and a power supply circuit etc. Measuring circuit of load current signal acquisition device, the output current signal, system access point voltage signal and the DC side capacitor voltage signal data, and then, the data signals are transmitted to the control circuit, the control circuit according to the control strategy from the measuring circuit transmitted signal data processing, generating a trigger inverter drive signal, is transmitted to the drive circuit,IIdrive circuit from the control circuit receives the driving signal of power amplifier, and then applied to the inverter, thereby controlling the inverter output reactive current change, achieve the purpose of dynamic reactive power compensation.Key Words: static reactive power generator(SVG), reactive power compensation, IGBTIII目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 ......................................................................................................................... I V 第一章绪论 .. (1)1.1课题研究的背景及意义 (1)1.2无功补偿技术的发展 (2)1.3静止无功发生器国内外发展现状 (4)1.4本设计的主要任务 (5)第二章SVG无功补偿装置设计 (6)2.1总体结构设计 (6)2.2SVG工作原理 (7)2.3主电路设计 (9)2.3.1整流电路设计 (9)2.3.2逆变电路设计 (10)2.3.3直流侧电容设计 (12)2.3.4连接电抗器设计 (12)2.4控制电路 (13)2.4.1 TMS320F2812的主要特点 (14)2.4.2片外程序和数据存储器 (15)2.4.3时钟电路 (15)2.4.4电源电路 (16)2.4.5 JTAG仿真接口电路 (17)2.4.6复位电路设计 (18)2.4.7串行通信 (19)2.5驱动电路 (19)2.6测量电路 (20)第三章控制策略及软件设计 (22)IV3.1控制策略选择 (22)3.1.1直流间接控制 (22)3.1.2直流直接控制 (24)3.2瞬时无功功率检测 (25)3.3软件流程及程序设计 (27)第四章结论 (32)4.1主要工作 (32)4.2需进一步完善的工作 (32)参考文献 (33)致谢 (35)V第一章绪论1.1 课题研究的背景及意义随着现代工业的不断进步，人们对电能质量的要求越来越高，而现在各种大功率非线性设备的应用影响电能的质量。
低压无功补偿装置设计
低压无功补偿装置设计1、补偿方式A、无源补偿：通过电力电容器补偿系统中的感性负载的无功缺额。
共补：三相同时补偿，适用于三相平衡的系统。
分补：根据三相各自的无功缺额，分别补偿。
适用于单相负荷较多，或三相不平衡的系统。
混补：共补和分补同时布置的补偿系统。
通常分补占20%～40%。
B、有源补偿：通过外部采样回路获取系统的无功数据，利用IGBT功率变换器产生感性或容性的基波电流，实现动态的无功补偿。
2、补偿容量对于民用和商业建筑配电，无功补偿容量通常按照变压器容量的百分比，例如30%。
1000KV A的变压器，无功补偿容量为1000×30%=300kvar。
工业类项目建议计算出无功缺额，再核算补偿容量，对于电容器产品也要计算安装容量和输出容量的关系。
3、电容器的额定电压电容器是不能承受过电压的，要保证系统的最高电压不大于电容器的额定电压。
对于串联电抗器的补偿，还要考虑电抗器对电容器端电压抬高的影响。
电容器运行中可能承受的长期工频过电压，应不大于电容器额定电压的1.1倍。
如果超过1.1倍的额定电压，将造成严重过负荷，引起电容器过热，长期会引起绝缘破坏，引起事故。
电容器的额定电压也不宜取过大的安全裕度，因为电容器的输出容量与运行电压的平方成正比。
Q=ωCU2Q—电容器容量，kvar；U—电容器端电压，kV；C—电容器的电容值，F；ω—角频率，rad/s。
工业类项目建议计算出无功缺额，再核算补偿容量，对于电容器产品也要计算安装容量和输出容量的关系。
Ue = US/1-K在上式中：Ue—电容器端电压，KV；US—电容器连接母线运行电压，KV；K—串联电抗器百分数（电抗率）。
4、电抗率为保护电容器不受投切涌流和系统谐波的影响，通常会在电容器前端串联电抗器。
电抗率是指无功补偿系统中，串联电抗器的感抗值与电容器的容抗值之比。
低压系统主要的谐波源是变频设备、开关电源、UPS、LED照明等，产生的主要谐波3、5、7、11、13次，三相负荷主要是5、7次占比较大，电抗率推荐选择7%，单相负荷较多的系统会有部分3次谐波，可以选择14%的电抗率。
WBZ-2000型低压无功补偿装置的设计
高 新 技 术
ＷＢ ２ ０ Ｚ一 ０ ０型低 压无功补偿 装置 的设 计 Байду номын сангаас
吕雄 飞 １ 徐 凯 宏 ， ２
（ １东北林业 大学 机 电工程 学院， 尔滨 １０ ０ 黑龙 江科技学院 电气与信息工程学院 ， 尔滨 １０ ２ ） 哈 ５ ０ １２ 哈 ５ ０ ７
程 微控 制 器外 围器件 应 用于单 片机 系统 的技 术 ， 大幅度 简化 Ｃ Ｕ 外 围电路设 计 ， 小装置 的体 积 ， 可 Ｐ 减 增强 系统 的可 靠性 。
关 键 词 ： 功 补 偿 、 压 电 网 、 编 程 微 控 制 器 无 低 可
由于用 户负荷 有一定 的波动性 ， 本文 采 故 无功引起的 电压损耗 占主要成分 。 用跟踪补偿 ， 选用 自动投切方式。 此法对电容器 目前 ， 我国的输 电网， 特别是 广大的农村 电 电力 网中的线损公式如下 ： 网 ， 存在功率因数较低 ， 普遍 电网线损 较大的情 的保护 比前两种要 更可靠 ，可更好 的对 特定种 ｒ ） ２ ｓｓ Ｓ； Ｒ Ｘ－ ￣ ｊ － ３ ＋ ３ ｘ ＋ 类无功负荷实现” 就地平衡 ” 功补偿 ， 的无 降损节 况 。导致此现象 的主要原 因是众多的感性负 载 △ ； －， ｆ （ｊ） １ ＋ ￣ 用 电设备设计落后 ， 功率因数较低 。 比如我国的 能效果 好。 根据此方法 ， 我们设计以电容器组 为 （） ２ 补偿装 置。 电动机消耗 的电能 占全部发 电量 的 ７％，而 由 ｊ ） ０ ｘ ２中 。 ， ＝ ２ ， ３无功补偿装置 的基本原理 于设计和使 用等 方面的原 因我 国电动机的功率 式（） ： Ｓ＝ Ｑ， Ｑ 将电容器和 电感并 连在同一 电路 中，电感 因数往往较低 ， 一般约为 ｃｓ＝ ． ｏ： ７ ｑ０ 。 其中有功线损 ＡＰ 的计算公式为 ： 在这种情况下 ， 采用无功补偿节 能技术 ， 对 吸收能量时 ， 正好 电容器 释放能量 ， 电感放 出 而 ＡＰ ： Ｊ ｐ ， Ｐ （） ３ 提 高 电能质 量和挖掘 电 网潜 力是十 分必要 的 ， 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 （ 机 、 电动 变压 器等１ 所吸 收 世界各 国都把无 功补偿作为 电网规划 的重要组 这其 中由于无 功功率在电 网中流动 而引起 的无 功功率 ，可 由在 电容器所 输出的无功功率 成部分 。 从我 国电网功率 因数和补偿深度来看 ， 。 我 国与世 界发达国家有不小差距 。因此 大力推 的有功线损 ＡＰ 的计算公式 为 ： 中得 到补偿 。 因此 ， 把由电容器组成的装置称 为 广无 功补偿 技术是非常必要 的 ， 并且 发展无功 无功 补偿装置 。此外 ， 调相机 、 同步电动机等也 △ Ｐ＋ ２ ２０ Ｒ （） ４ 补偿能带来 的巨大经济效益ｎ 】 。 可以作为无功补偿装 置。无功补偿 的作用和原 Ｕ 理可 由图 ２ 来解释 本文设计的 ＷＢ －００ Ｚ２０ 型低压无功 补偿 装 由上述分析可见 ， 要减少 电力网 中的电压 置不仅具有 如上 所述的节省投资 、 电力 、 节省 节 Ｑ， ｔ 损耗 和电 网的线损率 ， 高用 户端的 电压质量 提 省燃煤及污 染等作 用 ，同时还可 以提高 电力系 的重要措施之 一 ， 是减少 电力网元件 中的无 功 统设备 的供 电能力 ， 改善电压质量 ， 减少 用户 电 —ｒ上 Ｑ 传输 ，可以从提高负荷 的 自然功率因数 和进行 费开支 ， 延缓用 户的增容改造等作用。 无功补偿两方 面来解决 这个问题目 。由此 ， 们 我 １无功分析 电力 网中的变压 器和电动机是根据 电磁 感 选用 无功补 偿的方法来解 决这 个问题。 ２低压 网络的无功补偿 的几种实用方法 应原理工做 的 ， 磁场所 具有的磁场能是 由电源 ・——一 Ｐ —— 广大 市 电低 压电 网处 于 电网的最末 端 ， 因 供给 的，电动机 和变压 器在能量转换过 程中建 图 ２无 功补 偿 原理 示 意 图 此补偿低压无功负荷是 电网补偿 的关键 。搞好 立交变磁场 ， 在一个 周期 内吸收 的功率 和释放 设 电感 『负荷需要从 电源吸取的无功功率 生 低压补偿 ，不但可 以减轻 上一 级 电网补偿 的压 的功率相等 ， 这种功率称为感 眭无功功率。 接在 为Ｑ ，装设无功补 偿装置后 ， 补偿 无功功率 为 而且可以提高用户 配电变压器的利用 率 ， 改 交流 电网中的电容器 ，在一个周期 内上 半周 的 力 ， Ｃ使 Ｑ， Ｑ 功 善用 户功率 因数和 电压 质量 ， 有效降低 电能 Ｑ ， 电源输出的无功功率 减少为 Ｑ＝ — 并 充 电功率与下半周 的放 电功率相等 ，这种充 电 率 因数 由 ｃｓ 提高到 ｃｓ ｏｑ ￣ ｏＴ，视在功 率 Ｓ 减少 损失 。低压补 偿对用 户及供 电部 门都有利 。 功率 叫做容性无 功功率 ，所以无功功率被使 用 到 ｓ。视在功率的减少可相应 减少供电线路 的 于建立磁场 和静 电场 ， 储于电感和 电容中 ， 低压无功 补偿 的 目标是 实现无 功的就地 平 衡 ， 截 面和变压器的容量 ， 它存 降低供 用电设备的投 资。 随机补 偿 、 随器补偿 、 通过 电力 网往返于 电源和电感 、 电容之间。 无功 通常采用 地方式 有三种 ： 例如 一台 １０ 千伏安 的变压器 ， ００ 当负荷 的功率 跟踪 补偿 。 功率在 电力 网元件 中流动 ，将会在 电力 网元 件 ． 可供 ７ ０ ７ ０ 千瓦 的有功 负荷 ， 当负 随机补偿就是将低压 电容器组与 电动机并 因数为 ０ 时 ， 中引起 电压损耗 和功率 损耗 ，降低电 网的电压 荷 的功率 因数 提高到 ０ 时 ， ． 可供 ９０ ９ ０ 千瓦 的有 联， 通过控 制 、 保护装置与 电机共 同投切 。随机 质量 ， 电网的线损率 目 增加 。 功功率 。 同一台变压器 ， 因为负荷 的功率 因数 的 补偿 地优点是 ：用 电设备运行 时 ，无功补偿投 提 高而可 多供 ２０千瓦 负荷 ，是 相 当可 观 的。 ０ 入 ， 电设 备停止运 行时 ， 用 补偿 装置也 退 出 ， 不 Ｒ ｘ ２ ２ 需要 频繁调整补偿 容量 。具有 投资少 ，配置灵 △ｓ △ △Ｑ ＿ ＝ ＝ 十 （） ５ 活， 维修简单等优点 。 为防止电机推出时产生 自 ｌ ｊ ｕｉ ｌ ＿ ｕ 激过 电压 ，补偿容量一般不大 于电机的空载无 ２ ２ 可见 ， 因采用无功补偿措施后 ， 电源输送 的 功。 图 １局 部 电 力 网的 等 效 电 路 图 无功 功率减少了 ，相应 的使 电力 网和变压器 中 随器补偿是指将低 压电容器通过低压保 险 由局部 电力 网的等效 电路 图可知 ，电力 网 的功率损耗下 降 ， 从而提高 了供 电效率 。 接在 配电变压器二次侧 ，以补 偿配电变压器 空 由电压损耗计算公式 ： 中由于无功 负荷 而带来 的电压 损耗 ｕ的计 算 载无功的补偿方式 。有很 多的低压配 电网中的 公式为 ： △Ｕ＝ 一 一 ∞ ＋２ｉｐ× １ ｍ ＝ ｓ 变压器 ， 尤其是农 网配 电变压 器 ， 普遍存在 负荷 △ ｆ） ６ ＰＲ Ｑ２ ｅ＋ ２一 （ ± ｆ、 １ 轻 的的现象 。 在负荷 时接近空载 ， 时配 电变 压 此 ｆ ， Ｕ２ Ｕ 器的空载无功是 电网无功 负荷的主要部分 。随 可知 ， 采用无功补偿措施后 ， 过 电力 网 因通 式（） ｕ ～ １中： 电力网的额定电压 ；ｒ－ 件 ｕ 元 器补偿 由于补在低压侧 ， 可有 效地补偿配变 空 无功 功率的减少 ， 降低 了电力 网中的 电压损耗 ， 的末端 电压 ；一 电网 中电压 和电流 的差 角 ； ， ‘ ｐ Ｒ 载无功 ， 且连线简单 ， 做到无功地就地补偿 。 提高了用户处 的电压质量 。根据此原理我们来 ｘ 电力网中元件 的等效 电阻和等效 电抗 ； ， 一 Ｐ 跟踪补偿是指 以无 功补偿投切装置作 为控 设计 ＷＢ －０ ０ Ｚ ２０ 型低压无功补偿装置。 Ｑ 元件末端的有功负荷 和无 功负荷 。由上 式 一 ４低压无功补偿装置的硬件设计 可知 由负荷 的无功 功率 Ｑ 在元 件引 起 的损 耗 制保 护装置 ，将 低压 电容 器组 补偿 在大 用户 ： ０ｋ ． Ｖ母线上 的补偿方 式。 ４ 补偿 电容器组 的固定 ＷＢ － ０ ０ Ｚ ２ ０ 型无 功补偿装置采用 积木式结 ｕ ｘ的计 算公 式为 ： ＝ Ｕ 而 由负 荷的 有 连接组 可起到相当 于随 器补偿 的��
低压动态无功补偿装置的设计
成 四组 ， 实现 ｌ 级 组 合 ， 种 不等 容 分 组 单 位 为 Ｆ。 可 ５ 这
方 式 的 优 点 是 利 用较 少的 分 组 可 以 得 到较
小 的补 偿 级 差 。 制 电 容 器 投 切 的 无 触 点 ２ 控 制系统 设计 控 开 关 由 两 只 单 向 晶 闸 管 反 向 并 联 构 成 。 ２ １控 制系统 硬件 设计 当 ． 控 制 系统 电路 框 图 如 图 ２ 所示 ， 制 器 控 晶 闸 管 施 加 正 向 电 压 ， 门 极 有 脉 冲 触 发 且 Ｐ＋ＦＰＧＡ的双 ＣＰＵ结 构 。 电网 电压 信号时 ， 闸管导通 ， 晶 电容 器投 入 电 网 。 采 用ＤＳ 当 触 发 脉 冲 信 号去 掉 后 ， 电流 过 零或 反 压 时 ， 电 流信 号经 信 号 调 理 电 路 调 理后 送 入 ＤＳ Ｐ ＡＤＣ） ＤＳ 。 Ｐ对 数 据 进 行 采 晶 闸管 截 止 ， 容 器从 电 网 上切 除 。 种 两 的 模 数 转 换 器 （ 电 这 处 功 只 晶闸 管 反 向 并 联结 构与 一 只 晶 闸 管 和一 集 、 理 后 得 到 电 网的 无 功 功 率 、 率 因数 然 只 二 极 管 反 并 联 结 构 相 比 ， 有 投 切 速 度 等 物 理 量 ， 后 根 据检 测 值 的 大 小 以 及 设 具 快 ， 闸 管 承受 电压 低 的 优 点 。 晶 另外 晶 闸 管 置 值 的 大 小 ， 生 需 要 补 偿 的 电 容 器 组 二 产 ＦＰＧＡ接 收 到 此 代 码 后 ， 据 同 根 上 并 联 有ＲＣ吸 收 电路 ， 于 吸收 浪 涌 电 流 进 制 代码 。 用 和 抑 制 过 电 压 。 一 电 容 支 路 串 联 一 定容 步 信 号 产 生 高频 驱 动 脉 冲 。 每 高频 驱 动脉 冲 量 的 电抗 器 ， 置 电抗率 ＜０． ％（ 配 ５ 有时 到 ０． 经 光 耦 隔 离 送 至 脉 冲 变 压 器 ， 后脉 冲 变 最 ０ ％～０． ２ 的 电抗 器 ， １ Ｏ ％） 主要 目的是 限 制 电 压 器 驱 动 相 应 的 晶 闸 管 导 通 ， 容 器 投 入 电 容 器 的 合 闸 涌流 ； 置 电抗 率 为４ ５ 配 ． ％或 ６ 电 网 。 ％ 在 整 个 系 统 中 ＤＳＰ采 用 ＴＩ 司 的 公 的 串 联 电 抗 器 ， 抑 制 ５ 以 上 的 谐 波 电 可 次 流 ； 置 电抗 率 为 ｌ ％一 ｌ ％的 串 联 电 抗 ＴＭ ｓ ２ Ｆ ８ ２， 工 作 频 率 可 达 ｌ ０ Ｈｚ， 配 ２ ３ ３０ ２ ｌ 其 ５Ｍ 器 ， 抑 制 ３ 以 上 的 谐 波 电 流…。 可 次 并 且 内部 集 成 ｌ 位 ＡＤＣ， 够 实 时 跟 踪 系 ２ 能 迅 发 本装 置的 主 电路 如 图１ 示 ， 所 电容 器采 统 参数 的 变 化 ， 速 完成 投 切 判 断 ， 出控
低压配电中无功补偿柜的设计与实现
在 日常生活中，因为会有各种各样的突发事故出现在变 所的 日常 运行 中，从而对 低压配 电系统的无功补偿柜这一装 置进行损害 ，对整体 系统的持续运作 造成 了不少麻烦。出于对变电站是一个需要长期运作这
一
合适 的电容器并联后功率 因素没有什么变化 的情况 。为了使得功率 因素
提高 ， 需要通过降低电源电压和线路电流间的相位差。这个时候扩展 的 功率 因数不是指的某一个感性负载 的功率因数 ，而是指的整个 电路的功
上 的电流要 比 设备额定 电流稍微大一点 。用来测量这一部分没有被用来 运作 的电流就的方法就叫做功率因数 。通过对电容器进行并联这一比较
便利 的方法来提高功率因素 ，使产生的电容 电流和 电 感 电流互相抵消 ， 从而将无功 电流控制在一个 比较小的范围内。有功 电源和无功 电源都是 为了确保 电能质量 ，两者缺一不可 ，在电力系统 中如果无功不平衡 ，将
２ 、提 高功 率因数 的作用 与方 法
２ ． １ 优化 功率 因数 的作 用
低压无功补偿系统硬件设计
摘要本文主要介绍低压无功补偿装置的基本原理、控制方案以及硬件方面的选型和设计。
该补偿系统采用TI公司的定点TMS320LF2812系列DSP和MCU的双控制器进行控制，TMS320LF2812为补偿装置的总控制器，具有自动采样计算、无功自动调节、故障保护、数据存储等功能。
同时具备指令运算速度快（约100MIP）、运算量大的优点，同时MCU与外部设备进行通讯，互不干扰，更好的满足了实时性和精确性的要求。
采用晶闸管控制投切电容器、数字液晶实时显示系统补偿情况，可以实现快速、无弧、无冲击的电容器投切。
为了更详细的介绍该系统，在论文第四章设计了比较完整的各功能模块的硬件电路图，其中包括电源模块、信号变换及调理模块、AD采样模块、锁相同步采样模块、通讯模块等。
关键字：低压无功补偿；晶闸管投切电容器；DSPAbstractThis paper mainly introduces the basic principle of low-voltage reactive power compensation device, control scheme and hardware selection and design.The compensation system by TI company's fixed-point tms320lf2812 series DSP and MCU dual controller control, tms320lf2812 compensation device controller with automatic sample calculation, automatic reactive power regulation, fault protection, data storage and other functions. At the same time with the instruction operation speed (about 100MIP), the advantages of large amount of computation. At the same time, MCU and peripheral equipmentcommunication and do not interfere with each other, better meet the requirements of real-time and accurate. The use of thyristor controlled switched capacitor, digital LCD display real-time compensation system situation can achieve fast, no arc , without the impact of the capacitor switching. In order to more detailed introduction to the system. In the fourth chapter of the thesis design the hardware circuit diagram of each function module of relatively complete, including power module, signal transformation and conditioning module, AD sampling module, phase locking synchronous sampling module, communication module block and so on.Key Words:Low voltage reactive power compensation;Thyristor switched capacitor; DSP目录目录 (3)第一张绪论 (1)1.1 选题的背景与意义 (1)1.2 低压无功补偿装置的发展状况 (2)1.2.1国外情况 (3)1.2.2国内情况 (3)1.3 本课题研究的主要内容 (4)第二章TSC无功补偿的基本原理 (7)2.1 无功补偿的基本原理 (7)2.2 低压电网无功补偿的方式 (9)2.3 晶闸管投切电容器的原理 (11)2.3.1晶闸管投切电容器的基本原理 (11)2.3.2补偿回路的构成及原理 (13)2.3.3晶闸管触发原则 (16)2.3.4电容器的分组方式 (18)第三章无功补偿控制系统的总体设计 (20)3.1 系统的基本原理 (20)3.2 主电路连接方式 (20)3.3 无功补偿算法的选择 (22)3.3.1积分法 (22)3.3.2移相法 (23)3.3.3公式法 (24)3.4 电容器补偿容量计算 (25)第四章系统的硬件设计 (29)4.1 系统硬件总框图 (29)4.2 系统各功能模块 (30)4.2.1电源模块 (30)4.2.2电流、电压信号调整电路 (32)4.2.3 AD采样模块 (33)4.2.4锁相同步采样电路 (35)4.2.5 FPGA模块 (35)4.2.6通信模块 (36)4.2.7人机对话模块 (38)4.2.8逻辑电平转换电路 (39)4.2.9可控硅驱动模块 (39)4.2.10 补偿电容器过载电流调理模块 (40)4.2.11其他辅助模块 (42)4.3 系统硬件设计电路图 (43)参考文献 (46)第一张绪论1.1 选题的背景与意义的美加大停电持续了长达72小时，给美国造成了十分重大的经济损失与社会反响，这次事故人们深深意识到电网运行要有足够的无功容量，无功不能靠远距离传输，在电力市场大的环境下，必须要制定统一的规定来激励独立发电商和运营商从整个系统运行安全的情况下提供充足的无功备用。
浅论低压无功补偿装置的电气设计
浅论低压无功补偿装置的电气设计摘要:本文主要从无功补偿的定义、特点、作用、主要功能以及系统工作原理等多个方面,详细介绍了低压无功补偿的设计问题,阐述了电气设计的最优化、规范化知识,对于电气施工安装实践具有重要的指导作用。
最后本文以青岛市海达仪表厂低压无功补偿装置电气设计方案为例子,对低压无功补偿电气设计的具体应用作介绍。
关键词:低压无功补偿设计1 低压无功补偿装置的作用及应用领域1.1 具体作用低压无功补偿装置是通过机械开关、半导体开关(晶闸管)或复合开关(晶闸管并联机械开关)控制电容器投切,进行无功补偿的装置,用以提高低压配电网的功率因数,降低线损,节约电能,稳定电压,提高变压器出力。
装置具有补偿效果好,结构简单,性价比高等特点。
1.2 应用领域适用于对城乡低压配电网及工商企业、机关学校、居民小区等低压电力用户的无功负载进行补偿,以达到节能降耗,提高电能质量的目的。
2 无功补偿的定义及特点2.1 无功功率本质无功功率只存在能量的传递,不存在能量的消耗。
2.2 无功补偿的特点(1)结构紧凑,易于安装维护,适用于额定电压220/380V。
(2)实现无功补偿功能。
(3)既可实现三相共补,也可实现分相补偿。
(4)兼具手动控制和自动控制功能,投切无涌流。
实时指示当前电容器工作状态和当前电网各状态参量。
(5)能够改善电能质量,减小电压波动,额定负载下,补偿后功率因数可达0.98以上。
3 主要功能(1)控制方式:无功功率控制,功率因数限制。
(2)在额定负载时,可以将功率因数补偿到0.98以上,不会产生过补。
(3)具有自动控制和手动控制两种操作方式。
(4)兼具有平衡负载补偿(三相补偿)和不平衡负载补偿(混合补偿)两种补偿功能。
(5)复合开关控制,无涌流。
(6)程序控制投切电容器组,使电容器的工作时间基本相同,延长电容器使用寿命。
(7)过零投入、过零切除,无冲击电流,无操作过电压。
(8)具有过压保护、欠压保护、过流保护、缺相保护、温度保护、谐波保护等功能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
摘要本文主要介绍低压无功补偿装置的基本原理、控制方案以及硬件方面的选型和设计。
该补偿系统采用TI公司的定点TMS320LF2812系列DSP和MCU的双控制器进行控制，TMS320LF2812为补偿装置的总控制器，具有自动采样计算、无功自动调节、故障保护、数据存储等功能。
同时具备指令运算速度快（约100MIP）、运算量大的优点，同时MCU与外部设备进行通讯，互不干扰，更好的满足了实时性和精确性的要求。
采用晶闸管控制投切电容器、数字液晶实时显示系统补偿情况，可以实现快速、无弧、无冲击的电容器投切。
为了更详细的介绍该系统，在论文第四章设计了比较完整的各功能模块的硬件电路图，其中包括电源模块、信号变换及调理模块、AD采样模块、锁相同步采样模块、通讯模块等。
关键字：低压无功补偿；晶闸管投切电容器；DSPAbstractThis paper mainly introduces the basic principle of low-voltage reactive power compensation device, control scheme and hardware selection and design.The compensation system by TI company's fixed-point tms320lf2812 series DSP and MCU dual controller control, tms320lf2812 compensation device controller with automatic sample calculation, automatic reactive power regulation, fault protection, data storage and other functions. At the same time with the instruction operation speed (about 100MIP), the advantages of large amount of computation. At the same time, MCU and peripheral equipmentcommunication and do not interfere with each other, better meet the requirements of real-time and accurate. The use of thyristor controlled switched capacitor, digital LCD display real-time compensation system situation can achieve fast, no arc , without the impact of the capacitor switching. In order to more detailed introduction to the system. In the fourth chapter of the thesis design the hardware circuit diagram of each function module of relatively complete, including power module, signal transformation and conditioning module, AD sampling module, phase locking synchronous sampling module, communication module block and so on.Key Words:Low voltage reactive power compensation;Thyristor switched capacitor; DSP目录目录 (3)第一张绪论 (1)1.1 选题的背景与意义 (1)1.2 低压无功补偿装置的发展状况 (2)1.2.1国外情况 (3)1.2.2国内情况 (3)1.3 本课题研究的主要内容 (4)第二章TSC无功补偿的基本原理 (7)2.1 无功补偿的基本原理 (7)2.2 低压电网无功补偿的方式 (9)2.3 晶闸管投切电容器的原理 (11)2.3.1晶闸管投切电容器的基本原理 (11)2.3.2补偿回路的构成及原理 (13)2.3.3晶闸管触发原则 (16)2.3.4电容器的分组方式 (18)第三章无功补偿控制系统的总体设计 (20)3.1 系统的基本原理 (20)3.2 主电路连接方式 (20)3.3 无功补偿算法的选择 (22)3.3.1积分法 (22)3.3.2移相法 (23)3.3.3公式法 (24)3.4 电容器补偿容量计算 (25)第四章系统的硬件设计 (29)4.1 系统硬件总框图 (29)4.2 系统各功能模块 (30)4.2.1电源模块 (30)4.2.2电流、电压信号调整电路 (32)4.2.3 AD采样模块 (33)4.2.4锁相同步采样电路 (35)4.2.5 FPGA模块 (35)4.2.6通信模块 (36)4.2.7人机对话模块 (38)4.2.8逻辑电平转换电路 (39)4.2.9可控硅驱动模块 (39)4.2.10 补偿电容器过载电流调理模块 (40)4.2.11其他辅助模块 (42)4.3 系统硬件设计电路图 (43)参考文献 (46)第一张绪论1.1 选题的背景与意义的美加大停电持续了长达72小时，给美国造成了十分重大的经济损失与社会反响，这次事故人们深深意识到电网运行要有足够的无功容量，无功不能靠远距离传输，在电力市场大的环境下，必须要制定统一的规定来激励独立发电商和运营商从整个系统运行安全的情况下提供充足的无功备用。
在我国也发生过多次电压崩溃的故障，如1993年和1996年南方电网的几次事故，这些事故都警示人们要采取各种措施来维持电网稳定。
早期常用并联电容器和同步补偿器作为无功补偿装置，经常应用于系统的高压侧进行补偿。
由于并联电容器应用范围广泛，至今仍作为一种重要的补偿方式。
同步补偿器的核心是同步电机，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，对电力系统的稳定运行起到举足轻重的作用。
但是同步补偿器成本较高，安装复杂，维护困难，使其在推广和使用环节中受到制约。
国民经济的高速发展和人民生活水平的不断提高带来了电力负荷的高速增长。
同时电网中的无功问题也引起人们的广泛关注。
随着电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、交通及家庭中的应用日益广泛，而大多数电力电子装置的功率因数很低，它们所消耗的无功功率在电力系统所输送电量中占有很大的比例，无功功率增加会导致电流的增大，设备及线路的损耗增加，导致大量有功电能损耗，同时使功率因数偏低、系统电压下降。
低压动态无功补偿技术的设计是一个系统工程，它涉及控制信号的选取和采样、控制规律的研究、控制器的软件设计和硬件实现等许多方面，建立在对低压动态无功补偿装置和系统深入了解的基础上。
课题以动态无功补偿装置为研究对象，对无功检测原理和控制方法进行研究，确定其控制策略，设计主电路和控制系统电路，完成动态无功补偿的硬件系统设计。
1.2 低压无功补偿装置的发展状况为了改善电力系统中无功功率有害性问题，人们在很早就掌握了各种无功补偿技术并应用在电力系统当中，通常采用同步发电机、同步调相机、并联电容器和静止无功补偿装置等很多方法来控制无功功率。
由于它们在技术上及经济上的优点，这些装置在我国及其他发展中国家仍然被广泛的使用。
无功功率主要是由系统中电容和电感产生，人们最初使用的补偿方法以无源形式为主。
该方法的核心是在系统的母线中以串联或并联的方式安装一定容量的电容器或电抗器。
同步补偿器属于有源补偿器，是并联补偿装置的一种同步机，同步调相机的优点是：当系统电压降低时，可以改善电网功率因数，从而维持电网电压平衡。
从功能上讲，同步调相机相当于一个被拖动到某一转速并与电力系统同步运行的同步机。
当电机同步运行后，根据人们的需要控制其磁场，使之产生无功功率或者从系统中吸收无功功率。
同步调相机还具有调相的功能，但是其动态响应速度较慢，发出一定量无功功率的有功损耗较大,系统维护复杂且不能适应各类非线性负载的快速变化。
由晶闸管控制电抗器(TCR)、晶闸管投切电容器(TSC)以及二者的组合装置(TCR+TSC)等形式组成的静止无功补偿器(SVC)，实际上可看成一个可调节的并联电纳，它的性能比并联电容器要好很多。
静止无功补偿器最重要的性质是它具有维持端电压稳定的功能，所以它要连续不断地调节与电力系统变换功率，它第二个性质是响应速度灵敏。
传统静止无功补偿器对电力系统状况的调节和暂态性能的改善起到了重要的作用，而且其控制技术也较为成熟，因此在实际电力系统中得到了充分的应用。
可是它们的共同点都是利用可控硅晶闸管进行换相控制，在无功变动时容易发生逆变现象，并且都需要大电感或大电容来产生感性无功和容性无功，因而人们更希望有新的补偿方式改善以上缺陷。
1.2.1国外情况静止无功补偿装置也称SVC静止无功补偿系统，是相对于调相机来说的一种利用电容器和电抗器进行无功补偿的装置。
第一批静止无功补装装置于1967年在英国制成，成功后受到世界各国的强烈关注，苏联、美国、瑞士、瑞典、西德、比利时等国纷纷研制成功并且大力推广使用，使得静止补偿装置比调相机具有更大的影响力，广泛应用于电力、铁道、科研、冶金、化工等部门。
成为补偿无功、电压调整、提高功率因数、限制系统过电压，有效改善运行条件的设备。
国际上知名的电气公司均发展了不同类型的静止无功补偿技术。
根据无功的性质和方式静补装置又可分为六种不同的组合，固定容性、固定感性、可变容性、可变感性、固定容性+可变感性、可变容性+可变感性，通常我们所指的静补无功补偿装置是指固定容性+可变感性、可变容性+可变感。
对于可变感性又可分为直流励磁饱和电抗器、相控阀调节电抗器和自饱和电抗器。
自高压可控硅元件问世以后逐渐取代了有触点开关，为实现感性或容性无功的连续可控调节提供了简单、可靠、灵活的技术支持。
目前国际上几个主要的产品形式是FC+TCR(固定容性+可变感性)，八十年代初TSC+TCR技术逐渐发展起来，并首先被应用在电力系统的无功补偿之中。
在国外，系统的无功补偿主要依靠静止补偿装置和电容器，并积累了丰富的经验，同时取得了理想的效果。
1.2.2国内情况武汉钢铁公司在70年代初从比利时进口了直流励磁饱和电抗器和日本的电容器组成了静止补偿装置后，国内才对可变无功补偿的问题加以关注。