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1、动态无功补偿器的控制系统软件设计摘 要随着社会的飞速发展，工业现场中大量冲击负荷以及感性性负荷接入电网，工业环境越加复杂。这些冲击负载和感性负载大量地消耗电网无功功率，从而拉低功率因数，造成电网电压的波动，电网的安全且正常运行受到了巨大的挑战。于此同时负载不断地变化使固定无功补偿的传统方法完全没有办法满足现代工业环境的需要。所以，设计具有动态调节功能的无功补偿装置对于现代工业生产具有重要的实践意义；而设计动态无功补偿器控制系统的软件，就可以更加方便的完成对于现代工业的进一步发展。本文大致可看成以下几个部分：（1）完成了动态无功补偿装置的总体方案设计。在分析对比传统静止无功补偿装置的优缺点后，构
2、建了一种动态无功补偿装置拓扑结构。并根据动态无功补偿装置的拓扑结构，设计了其控制系统方案以及主电路、操作回路电路等。（2）动态无功补偿器的拓扑结构。（3）完成了动态无功补偿装置的控制系统软件设计。本章进行动态无功补偿装置的控制系统软件设计，其中主要包括PLC程序设计和显示设备监控程序设计这两部分。通过PLC程序进行调节，然后通过显示设备将参数和各类数据直观地体现出来。本课题重点在于设计一种动态无功补偿装置的软件，该软件能实时分析计算电网无功需求，并根据实际情况得出数据使得无功补偿装置发出无功功率的大小，使得该装置具有就地动态无功补偿的功能，稳定电压，提高电网的功率因数，使得电网稳定安全的运行。
3、关键词：阻抗变化；无功补偿；动态；软件AbstractWith the rapid development of society, a large number of industrial impact load and sensory load access to the power grid, the industrial environment more complex. These shock loads and inductive loads consume a large amount of reactive power in the grid, thus driving down
4、 the power factor, resulting in grid voltage fluctuations, the safety and normal operation of the grid has been a huge challenge. At the same time, the constant load changes make the traditional method of fixed reactive power compensation no way to meet the needs of modern industrial environment. Th
5、erefore, the design of dynamic adjustment function of the reactive power compensation device for the modern industrial production has important practical significance; and the design of dynamic reactive power compensation control system software, you can more easily complete the further development
6、of modern industry.This thesis can be regarded as the following parts:Completed the dynamic reactive power compensation device overall program design. After analyzing the advantages and disadvantages of the traditional static reactive power compensation device, a dynamic reactive power compensation
7、device topology is constructed. According to the topology of dynamic reactive power compensation device, the control system and the main circuit and operation circuit are designed.Topological structure of dynamic reactive compensator.Completed the dynamic reactive power compensation device control s
8、ystem software design. This chapter carries on the dynamic system of the software design of the dynamic reactive power compensation device, which mainly includes two parts: PLC program design and display device monitoring program design. Through the PLC program to adjust, and then through the displa
9、y device parameters and various types of data intuitively reflected.This thesis focuses on the design of a reactive power compensation device based on IGBT dynamic software, the software can real-time analysis and calculation of reactive power demand, and according to the actual situation of the dat
10、a so that the reactive power compensation device by the size of the reactive power, so that the device has a local dynamic reactive power compensation function, voltage stability, improve power the power factor of the grid, the stable and safe operation.Key words: Impedance change；Reactive power com
11、pensation；Software；DynamicIII武汉理工大学毕业设计（论文）目 录第1章 绪论11.1研究目的及意义11.2相关技术国内外研究的现状11.3本文主要研究内容2第2章 动态无功补偿器的拓扑结构32.1晶闸管投切电容器式动态无功补偿器拓扑结构32.2晶闸管控制电抗器+机械式投切电容式无功补偿装置拓扑结构32.3动态无功补偿装置的拓扑结构52.4本章小结6第3章动态无功补偿器总体方案设计73.1动态无功补偿装置的设计要求73.2主电路及操作回路电路设计73.2.1动态无功补偿装置主电路设计73.2.2动态无功补偿装置操作回路电路设计93.3本章小结11第4章 动态无功补偿装
12、置的控制系统软件设计124.1 动态无功补偿装置PLC程序设计124.1.1 PLC程序结构图124.1.2 PLC主程序设计144.1.3 PLC子程序设计144.2动态无功补偿装置监控系统软件设计194.2.1 MCGS嵌入版组态软件结构204.2.2 MCGS组态软件用户窗口设计204.3本章小结23第5章 总结与体会24参考文献25致 谢26第1章 绪论1.1研究目的及意义本课题是针对动态无功补偿器控制技术的研究。通过相关技术对现有的无功补偿技术的研究与分析，完成对动态无功补偿器控制系统的软件设计。据博思数据发布的2016-2022年中国无功补偿系统市场分析与投资前景研究报告表明，20
13、20年功率半导体全球市场规模有望达231亿美元。2014年-2020年，平均增长率为6.4%。到2020年，市场规模有望是2014年的1.5倍。2020年以来，工业和汽车方面的需求将带动市场发展，到2025年，功率半导体全球市场规模达339亿1000万美元，2020 年-2025年间，年平均增长率将达到8.0%。工业领域，新能源、UPS、铁路方面的功率半导体需求增加。日本、美国的光伏发电需求旺盛，风力发电欧洲的需求较大。此外，工业用机器人、半导体生产设备等业务发展形势较好，Servo电动机用IPM增加。铁路方面，除中国市场以外，东南亚、印度、南美方面的投资较多。虽然目前已经在电网中使用一些无功
14、补偿装备，但多数是使用固定电容投切的方法，显然无法满足如今用户的实际需求。为了更好地满足用户需求以及稳定电网的运行，就需要对电网中所需求的无功功率进行时实检测，及时调节，即需要对目前无功补偿的方法、补偿装置等加以改进，建立完整地检测和调节系统5。随后，出现了静止无功补偿技术，静止无功补偿装置在最早期的时候是基于饱和电抗器设计的。随着电力电子等相关技术的发展，晶闸管在无功补偿范畴中的使用达到了巅峰，并占据了静止无功补偿装置的半壁江山。随着此类技术的进一步发展，出现了静止无功发生器这一装置。1.2相关技术国内外研究的现状随着近现代科技的发展，无功补偿是无功功率补偿的简称，半导体器件的运用越来越广泛
15、，需求也就越大，但是它带了许多的负面影响，比如电网过压，供电质量降低等等后果。而无功补偿装置即可以改善电路环境，又能减少补偿损耗，何乐而不为。虽然无功补偿装置的成本相对来说比较大，但只要技术在不断的改进与改善，收益一定会越来越大。早期的无功补偿装置的代表有同步调相机等。同步调相机作为无功的电源使用的时候，它的转轴上并不附带负载，发出无功功率，从而能够调节无功功率的输出，且十分平滑。但由于维修比较复杂，响应的速度也不够及时等原因，如今已经渐渐淘汰2。静止无功补偿器是现在应用最为全面的无功补偿装置，近年来众多的学者与科学家也针对其做了许多技术方面的改进与思考，静止无功补偿器有许多种类，例如晶闸管控
16、制点抗性，晶闸管控制点容器型和各种混合类型。由于TSC和TCR的拓扑结构过于单纯，所以他的功能并不如复合型的无功补偿器优秀，复合型的无功补偿器到目前为止被研究的力度更大，也更加被重视。这一类装置的优点在于他们可以控制晶闸管的导通与连接，同时通过对晶闸管的控制来平衡控制装置发出跟吸收的无功功率，再次基础上如果可以加上控制算法的研究，使得能够根据外部变化来自动调节无功功率的补偿量，就可以达到无功动态补偿的目的。静止同步补偿器的出现使得无功补偿领域出现了技术性的跨越，因为它的原件是用电抗器等控制系统构成，它的基本电路的结构为电压型桥式电路或是电流。静止同步补偿器的优点有系统稳定性好，阻抗特性强，且无功功率特性强，最重要的一点是，精致同步补偿器的体积面积相比其他补偿器具
