文档介绍：无功功率补偿控制器设计
摘要
本课题研究以低压电网无功补偿改造为背景,研制了一种低压无功功率补偿控制器。作为一种非实时的无功补偿装置,该装置以定时的电网监测数据为依据,以城镇低压网(220V)的无功补偿为对象。本文主要研究了无功补偿对电网性能的改善,以及控制器的软硬件的配置。
系统采用AT89C51单片机,该单片机是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能的CMOS 8位单片机,具有运算速度高,实时性好的特点;软件则使用汇编语言进行编译;人机操作界面采用LCD显示,显示效果较好;A/D转换采用ADC0809,是一款比较实用的A/D转换装置。该装置可跟踪电网无功功率的变化并自动补偿,实现了无功补偿装置的优化运行,具有体积小、原理简单、智能投切等优点。
关键词:无功补偿单片机功率因数
目录
摘要 I
Abstract II
1 绪论 1
课题的应用背景 1
国内研究动态 2
本课题主要研究的内容 2
无功补偿的原理 2
3
2 芯片简介 5
51系列单片机简介 5
51系列单片机的特点 5
AT89C51单片机 5
AT89C51特性 5
AT89C51的功能 6
MAX813L芯片 8
LCD1602芯片 9
74HC595 10
3 系统硬件电路的设计 12
电源电路 12
A/D转换电路 13
看门狗电路 15
LCD显示 16
模拟信号处理电路 18
18
D触发器控制电路 19
20
21
4 系统软件的设计 23
23
23
24
结论 26
参考文献 27
附录系统硬件原理图 28
致谢 29
1 绪论
课题的应用背景
目前,我国的电网,特别是广大的低压电网,普遍存在功率因数较低、电网线损较大的情况。导致此现象的主要原因是众多的感性负载用电设备设计落后,功率因数较低。比如我国的电动机消耗的电能占全部发电量的70%,而由于设计和使用等方面的原因我国电动机的功率因数往往较低,一般约为。
在这种情况下,采用无功补偿节能技术,对提高电能质量和挖掘电网潜力是十分必要的,世界各国都把无功补偿作为电网规划的重要组成部分[1]。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。因此大力推广无功补偿技术是非常必要的,并且从以下数据,我们也能看出发展无功补偿所能带来的巨大经济效益。2007年,我国年总发电量为32559亿千瓦时,%,但是这个数字没有包含相当大的110千伏、35千伏、。据报道,估计实际的统计线损率约为15%,即2007年全国年线损量约为4800亿千瓦时。设全国的理论线损与统计线损相一致,其中可变线损约占理论总线损的80%,则年可变线损电量约为3900亿千瓦时。设当前全国电力网总负荷的当前功率因数,采用无功功率补偿后,把电力网总负荷的功率因数提高到,则每年可以降低线损约为390亿千瓦时,,价值约为185亿元。设2007年全国电网的最大负荷利用小时数为5000小时,则电网的最大负荷约为2亿千瓦,当用无功功率补偿法把功率因数,提高到,。当前无功功率补偿装置设备主要为电力电容器,设无功补偿设备每千瓦的平均综合造价为50元,则全国无功补偿装置的总投资约为29亿元。应当指出,节省240亿千瓦时约相当于一座400万千瓦火电厂的年发电量,而建一座400万千瓦的火电厂需综合费用约为300亿元,同时每年需燃烧煤约为1200万吨,每年产生,等有害物质约为600万吨。由此可见,产生相同的电力,无功补偿的费用约为新建电厂费用10%,而且无功补偿设备的费用仅需两个月的无功功率补偿的将损节电费用即可全部收回。
综上所述,无功补偿不仅具有如上所述的节省投资、节省电力、节省燃煤及污染等作用[2],同时还可以提高电力系统设备的供电能力,改善电压质量,减少用户电费开支,延缓用户的增容改造等作用。
国内研究动态
在电力系统中,电压和频率是衡量电能质量的两个最基本、最重要的指标。为确保电力系统的正常运行,供电电压和频率必须稳定在一定的范围内。频率的控制与有功功率的控制密切相关,而电压控制的重要方法之一是对电力系统的无功功率进行控制。
早期的无功补偿装置为并联电容器