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1、 *学 院SHANDONG INSTITUTE OF BUSINESS AND TECHNOLOGY毕业论文(设计)GRADUATIONTHESIS（DESIGN）论文（设计）题目 动态无功补偿控制器的研究与设计 Title Of Thesis（Design） 分院（系别） 信息与电子工程学院 Department 专 业 电气工程及其自动化班 级电气053班 SpecialityClass论文（设计）作者 * 论文完成日期2009年05月Author of Thesis（Design）Date论文（设计）指导教师 * 指导教师职称 教授 AdvisorThe Title of Advisor
2、动态无功补偿控制器的研究与设计Study and Design Reactive Compensation Controller2009年 5 月20 日May 20, 2009评阅人意见评阅人姓名：职称：选项标准： A很同意 B同意 C基本同意 D不同意分项评价评价项目ABCD选题质量1选题符合专业培养目标，体现综合训练基本要求2题目难易适度3题目工作量适当4有理论意义或实际价值能力水平5查阅文献资料能力强6综合运用知识能力强7研究方案的设计能力强8研究方法和手段的运用能力强9外文应用能力强成果质量10文题相符11写作水平高12写作规范13篇幅适度14成果有理论或实际价值总体评价： 优 良
3、中 及格 不及格 评阅人评语 评阅人签字： 年 月 日动态无功补偿控制器的研究与设计摘要 针对电力系统中无功补偿装置发展的现状，研制出了一种基于DSPTMS320LF2407控制的低压动态无功补偿装置。作为无功补偿控制器和电网监测器的统一体，该装置以实时的电网监测数据为依据，以城镇低压网（220V）的最佳无功补偿为对象。本文主要研究了无功补偿对电网性能的改善，无功补偿装置的控制方式及原理，和控制器的硬件设计。系统硬件上采用了TI公司的16位定点DSPTMS320LF2407控制，具有比传统的单片机控制运算速度高，实时性好的特点。采用晶闸管控制投切电容器，全数字化控制，全中文液晶显示界面实时显示
4、系统运行状况，完全实现了电容器的快速，无弧，无冲击投切，具有优良的性能。在投切原则上，与常见的功率因数控制方案相比较，采用无功功率控制，避免了轻载振荡。为了实现装置应具有的功能，本文设计并制作了较为完整的控制电路及其外围设备的硬件电路。它们包括触发电路、采样电路、显示电路及通讯电路等。 在本文中，还介绍了电网谐波对补偿装置的影响，以及装置在电网谐波含量超标时采取的保护措施。最后，对无功补偿装置的发展和DSP 控制技术的发展进行展望。关键词 无功补偿 电力监测 数字信号处理器Study and Design Reactive Compensation Controller Abstract Co
5、ntra-posing the developmental actuality of reactive power compensation system in power system, a DSP (Digital Signal Processor) system is designed based on TMS320LF2407 for reactive power dynamic compensation. As the combination of reactive power controller and electric power wires measurement, this
6、 devices working theory is based on the real-time data of the electric power wire and its intention is to complete the most felicitous compensation for the reactive power which exists in the 220V electric power wire.The paper mainly includes the followed parts: the ameliorating of the nets capabilit
7、y by the reactive power compensation, the control method and principle of reactive power compensation device and the hardware design of the device. The devices hardware core is the 16-bit fix point DSPTMS320LF2407 produced by TI corp ,which has many merits such as high operating speed and high real-
8、time. The system adopts thyristor as switch that connect capacitors to main circuit, numeralization control, and Chinese menu LCD. Interface displaying systems run-time Status momentarily. It actualizes the capacitors speediness, no arc, no percussion switching, and has superior performance. Mention
9、 of switching law, control method considering reactive power, comparing with familiar control method considering power factor, avoids oscillation on the condition of light loading. In order to realize systems required function, this paper designs and realizes comparatively integrate microcomputer co
10、ntrolled circuit and its peripherals circuit, including triggering circuit, sampling circuit, displaying circuit and communicating circuit. This paper also points out the influence of harmonics to the compensation system, and the protect measurement in the condition of high harmonics on the power ne
11、t. At last, the paper looks in to the future of the development of reactive power compensation and the technique of DSP controller.Keywords reactive power compensation monitor of electric power wire digital signal processor (DSP)目 录第一章 绪论11. 1无功补偿的意义11.1.1 无功功率的分布对电压有决定性的影响11.1.2 无功功率在线路中的传输引起的损耗21.
12、1.3 负荷无功功率对系统电压的影响21.2无功补偿装置的发展现状21.2.1无功补偿装置的发展21.2.2 当前无功补偿装置分类41.3无功补偿装置的选择6第二章 控制方案的DSP实现82.1 引言82.2 设计任务82.3 主电路设计102.4主控制器芯片的选取112.5 硬件设计122.5.1 模拟信号输入处理单元122.5.2 LF2407DSP系统模块162.5.3 执行单元192.5.4 显示及通讯电路设计212.6 软件设计222.6.1 主程序232.6.2 电容器投切原则252.6.3 中断程序252.6.4 串行实时时钟电路读写程序272.7可靠性、抗扰性设计28第三章 总
13、结与展望29致 谢30参考文献31附 录第一章 绪论1. 1无功补偿的意义电压是衡量电能质量的一个重要指标。电压质量对电网稳定运行，降低线路损耗，保证工农业安全生产，提高产品质量，降低用电损耗等都有直接影响。因此，必须对系统各节点进行监视和控制，使电压水平维持在一个正常范围内。电力系统的各节点无功功率平衡决定了该节点的电压水平，由于当今电力系统的用户中存在着大量无功功率频繁变化的设备，如：轧钢机、电弧炉、电气化铁路等；同时用户中又有大量的对系统电压稳定性有较高要求的精密设备，如：计算机，医用设备等。因此迫切需要对系统的无功功率进行补偿。1.1.1 无功功率的分布对电压有决定性的影响以图1-1所示的简单的输电线为例加以说明。图1-1 简单输电线路模型Figure 1-1 simple transmission line model 在不考虑输电线的对地电容时，从节点i送到节点j的功率为P+jQ，节点i和节点j的电压分别为和，节点i、j之间的支路阻抗为R十jX。 节点电压的关系为： (1-1)在超高压电力系统中，线路电抗远大于线路电阻，因而上式可写成 (1-2)电压还可以写成： (1-3)式中为线路两端电压的相位角差。比较(1-
