文档介绍：西北工业大学
硕士学位论文
基于嵌入式操作系统的无功补偿控制器设计
姓名:黄志军
申请学位级别:硕士
专业:电力电子与电力传动
指导教师:谢利理
20050101
西北工业大学硕士研究生学位论文基于嵌入式操作系统的无功补偿控制器计
摘要
本文在分析无功补偿的工作原理、方法和控制策略的基础上,基于国内电
力市场的需求现状,考虑到无功补偿的实现条件和经济适应性,设计了一种
型低压智能无功补偿控制器。
在硬件设计方面,由作为主控制器,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,投切装置采用接触器和晶闸管组成的复合开关,采用过零
触发电路投切电容,抑制投切涌流。
在软件设计方面,论文阐述了基于嵌入式实时操作系统的整体实
现,文中详细叙述了在上的移植、各个任务模块的功
能流程、任务的划分和调度。
在通信设计方面,系统采用具有无线射频接口的和移动短消息业务相
结合的无线通信方案,手持用于历史数据的采集,短消息业务用于实时控
制和数据传输。
本文提出的无功补偿控制器已经过了初步挂网实验,运行结果表明该控制
器软硬件设计合理可行、性能稳定可靠,达到了预期的功能要求。
关键词无功补偿晶闸管投切电容
无线通信嵌入式操作系统
西北工业大学硕士研究生学位论文基于嵌入式操作系统的无功补偿控制器设汁
第章绪论
第章绪论
课题背景
电力是我国的主要二次能源,随着国民经济的发展,节电降耗、减少生产
成本是企业追逐的目标。在工业和生活用电负载中,阻感负载占有很大的比例,
如异步电动机、变压器、异步电动机以及大多数家用电器等都是典型的阻感负
载。这些负荷的自然功率因数约为,阻感性负载所消耗的无功功率在
电力系统所输送的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
电压下降无功功率如果不能就地补偿,用户负荷所需要的无功功率全靠发、
配电设备长距离提供,就会使配电、输电和发电设施不能充分发挥作用,降低
发、输电的能力,使电网的供电质量恶化,严重时可能会使系统电压崩溃,造
成大面积停电事故。
据报道,我均每年因为无功分量过大造成的线损高达左右,折算
成线损电量约为亿千瓦时。假设全国电力网负载总功率因数为采用
无功补偿装置将功率因数从提高到时,则每年可以降低线损约亿千
瓦时。近年来,随着电网负荷的增加,对无功功率的要求也与日俱增。由于无
功功率同有功功率一样,是保证电能质量不可分割的一部分。所以在电力系统
中要保持无功功率就地平衡,就需要装设无功补偿设备,这对电力系统安全、
可靠运行有着很重要的意义〔。
无功补偿技术对于提高电力系统的电能质量和挖掘电网的潜力是十分必要
的。其主要作用包括提高负载和系统的功率因数、减少设备容量和功率损耗、
稳定电压、提高供电质量、提高系统输电稳定性和输电能力、平衡三相负载的
功率等。因此,无功功率补偿就成为保证电网高质量运行的重要手段之一,也
是电力系统研究领域的一个重大课题。我国与世界上的发达国家相比,在功率
因数和补偿深度方面还有较大差距,因此在配电网改造中推广无功补偿技术是
一个值得关注的实际课题。
西北工业大学硕研究生学位论文基于嵌入式操作系统的无功补偿控制器设计
无功补偿技术的发展现状
人们认识到电力系统中无功功率给电力设备运行所带来的弊端,很早就对
各种补偿技术进行研究。伴随着电力设备的发展和各种新型控制方法的提出,
无功补偿装置经历了一个由无源到有源由分级调节到平滑调节,由单纯补偿
无功到无功补偿和滤波相结合的发展道路,同时设备的体积和成本也不断降低。
早期使用机械开关的补偿装置不仅动作速度慢、寿命短,而且在操作时会
引起严重的冲击电流和操作过电压,造成设备的毁坏随着电力电子技术的发
展及其在电力系统中的应用,给无功补偿设备的发展带来新的突破口,把使用
可控硅技术的静止无功补偿装置推上了无功补偿的舞台,并逐渐占据了无功补
偿的主导地位,可控型电力电子器件大量应用到电力系统无功补偿中。由于其
动作时间短且可快速跟踪电网变化,实现电网无功的动态调节,而且采用特定
的控制方法可以避免涌流和过电压,大大延长了设备的使用寿命随着变流技
术和瞬时无功功率理论等新技术的发展,性能更加先进的无功发生器和有源滤
波器己成为研究的热点〔,’。
早期的无功补偿技术
同步调相机
早期无功补偿装置的代表是同步调相机。同步调相机相当于空载运行的同
步电动机。在过励磁运行时,它向系统供给感性无功功率,提高系统电压在
欠励磁运行