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上海电机学院 继续教育学院毕业设计开题报告学 历 层 次 本科 专 业 电气工程及其自动化 班 级 1259 学 号 125901 姓 名 席人杰 导 师 徐正明 开题日期： 2014 年 11 月 1 日上海电机学院 继续教育学院 毕业设计开题报告设计题目：无功补偿智能控制器设计一、课题简介摘要 长期以来电力系统网络损耗问题比较突出，而无功补偿是降低线损的有效手段。随着电力系统负荷的增加，对无功功率的需求也日益增加。在电网中的适当位置装设无功补偿装置成为满足电网无功需求的必要手段。本文在详细分析无功补偿的基本原理和控制方法的基础上，研究了一种基于CS5464的TSC型智能无功补偿控制器设计方案。该无功补偿控制器在硬件上采用三片CS5464芯片测量三相电网的各参 数，选 用C8051F022单片机为主控制单元，完成数据的简单处理、无功自动调节、电压检测与控制、数据存储与显示等功能，投切装置采用过零触发可控硅控制器，以抑制投切涌流。此外，还设计了一些外围辅助硬件，包括采样调理电路、人机界面（按键、液晶等）、光电隔离、数据存储以及电压报警等；采用了模块化的设计方法，由模块到整体构成了控制器稳健的软件体系。在电网电压无功功率复合控制策略的基础上，编写了简洁稳健的代码实现控制算法。该方案设计的控制器最多能够控制16路电容器组，可以应用在电网三相共补、三相分补以及三相共补与分补相结合的电容器组等容量配置的无功补偿装置中。关键词：CS5464，T S C ， C8051F022，无功补偿二、选题背景及意义 近年来，随着我国国民经济GDP（国民生产总值）的不断增长，我国的电力工业也有了长足的发展。同时电力网中的无功问题也已逐渐引起人们的广泛关注，这是由于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、工业、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。供电系统常由于感性负载过重，造成感性无功过大，电能质量下降，功率因数过低。为提高电能质量和功率因数，维护电力系统安全、稳定地运行，常需在低压侧装设无功补偿装置。 据报道，我国平均每年因为无功分量过大造成的线损高达15%左右，折算成线损电量约为1200亿千瓦时。假设全国电力网负载总功率因数为0.85，采用无功补偿装置将功率因数从0.85提高到0.95时，则每年可以降低线损约240亿千瓦时。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。所以在电力系统中需要进行无功功率补偿，这对电力系统安全、可靠运行有着很重要的意义。 电力系统网络元件的阻抗主要是电感性的，因此，为了输送有功功率，就要求送电端和受电端的电压有一相位差，这在相当宽的范围内可以实现；而为了输送无功功率，则要求两端电压有一幅值差，这只能在很窄的范围内实现。不仅大多数网络元件消耗无功功率，大多数负载也需要消耗无功功率。显然，这些无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的，通常也是不可能的。合理的方法应是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，即无功补偿。无功补偿的作用主要有以下几点：（1） 提高供用电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗。（2）稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。在长距离输电线中合适的地点设置动态补偿装置还可以改善输电系统的稳定性，提高输电能力。（3）在电气化铁道中等三相负载不平衡的场合，通过适当的无功补偿可以平衡三相的有功及无功负载。三、工作特色及其难点，拟采取的解决措施控制信号：采用功率因数及无功电流两物理量进行综合控制； 路数通用：投切路数由用户选择；数据保存：失电后设定参数不会丢失，数据永久保存；适应性强：控制器自动适应不同参数的配电系统，无须提供电流互感器变比和补偿 电容器容量；过压保护：电网电压超过过电压设定值时，快速逐级切除已投入的电容器；抗干扰强：独特的设计，运行中不会出现死机、乱投、乱切的现象；投切震荡：能防止小电流负荷及过压临界值出现的反复投切；灵敏度高：补偿器在输入信号电流0.10A时便能正常工作；显示误差：输入信号电流0.10A到5A变化时测量显示的功率因数值误差都极小； 电流识别：控制器能判别取样电流极性并自动转化。四、设计工作量及预期进度（1）1周 毕业设计开题报告（2）2-3周 无功补偿控制器系统的硬件设计（3）4-5周 无功补偿控制器系统的软件设计（4）6周 毕业设计论文格式审查（5）7周 毕业设计答辩五、文献综述（参考文献）1 公茂法MCS-51/52单片机原理与实践北京航空航天大学出版社，2009.32 马忠梅单片机的C语言应用程序设计第三版北京航空航天大学出版社，2003.113 谷永刚，肖国春，裴云庆，王兆安晶闸管投切电容器(TSC)技术的研究现状与发展叨， 电力电子技术，2003(2)4 田林静，石新春. MSC+TSC型低压无功补偿装置的实现J. 大功率交流技术, 20085 何一浩，王树民. TSC动态无功补偿技术述评. 中国电力，20046 戴晓亮. 无功补偿技术在配电网中的应用. 电网技术，19997 罗承廉，纪勇，刘遵义. 静止同步补偿器(STATCOM)的原理与实现. 中国电力出版社，20058 刘会金. 电容器并补大功率晶闸管阀的研究J. 电力系统及其自动化学报，200