变电站无功控制装置设计（原理图+说明书+开题报告+翻译）
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变电站
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摘 要 随着我国经济 、 技术的 发展 ，生产和生活越来越依赖于电力供给 ， 大量电机和电力电子设备的应用极大促进了生产自动化水平的提高 ， 但同时 ， 大量变电设备和感应电机是电网无功损耗的主要来源 ， 整流 /逆变装置成为主要的谐波源，这些都成为影响供电质量的主要因素。提高 供电网络的供电质量已成为一个亟待解决的课题。功率因数是输电 线路 中一个重要的技术参数， 通过 提高功率 因数 可以 有效 提高供电效率 和 一次设备的利用率， 而利用 无功补偿技术可以有效提高功率因数。 本次 设计主要是运用 51 单片机来实现 无功 控制 装置的设计，该装置采用数字检测电路来获取电网电压和电流的相位差，单片机通过与 连 从而显示功率因数 ； 控制开关采用 接触器 ；电源电路的设计则 为 单片机和 数字 检测电路 提供 稳定的供电电压。该装置具有抗干扰强，精度高的特点。同时电网中谐波的存在也是不容忽视的问题 ， 这里采用 波器来滤除谐波。 本文 运用 51 单片机 ，对电力系统中无功功率进行 监测 和控制，使功率因数达到调整和优化， 证明 了本次 设计 的可行性，具有一定的实用价值。 关键 词： 功率因数 ；谐波；无功 控制 ；投切； 51 单片机 of s on of a of of at a of of of of of an to be is an By of of of is 1 to of to of CM CD to is to a of At of in be by C In by 1 of So be it is is 51目 录 摘 要 . I . 绪论 . 1 究背景、目的及意义 . 1 题研究现状 . 1 题研究内容及目标 . 2 1,4 本章小结 . 2 2 功率因数与无功补偿 . 3 率因数与无功功率 . 3 . 3 功补偿 . 4 . 4 . 5 偿容量计算 . 5 . 6 . 6 功补偿装置 . 7 . 7 . 8 . 8 功补偿投切方式 . 9 章小结 . 11 3 谐波抑制 . 12 波问题与现状 . 12 波含义及产生原因 . 12 波补偿原理 . 12 除 5,7 次谐波的 波器设计 . 13 章小结 . 14 4 无功补偿控制器功能设计 . 15 率因数测量硬件电路 . 15 感器测量模块 . 16 号采样模块 . 17 片机模块 . 18 量原理 . 20 . 21 示模块 . 22 率因数测量电路软件程序设计 . 23 试过程 . 24 容投切 . 25 章小结 . 26 5 结论与建议 . 27 题总结 . 27 议 . 27 章小结 . 27 谢 辞 . 28 参考文献 . 29 附录一 功率因数测量电路 . 31 附录二 功率因数测 量电路原理图 . 32 附录三 投切控制图 . 33 附录四 变电站主接线图 . 35 附录五 软件程序 . 36 1 绪论 究背景、目的 及意义 近 三十 年 以 来 ， 我国 经济 高速 发展， 同时 也带动了我 国 电力工业的蓬勃发展。 随着电力 需求 的不断 增加 ，对供电网络的供电质量也提出了更高的要求 ， 为解决 这 一问题，国家 上马建设了一大批 电力 工程项目， 建设 水电 核电 ，特高压输电，油气管网， 智能 电网等。电力系统装机容量也是逐年攀升， 截至 2014 年 底， 全国 发电装机容量 突破 13 亿千瓦大关。 2014 年 全国全社会用电量达到历史峰值， 高达 亿 千瓦时， 同比 百分点。 超 高压 ，远距离 电力输送， 智能 电网 广泛 推行， 这一切 都是 鼓舞人心 的成就，通过这一 系列 举措，使得能源得到合理和 高效 的使用。但是电力行业也同样存在很 多 问题，由于 现代输电 网络都 往 远距离 、高压 输送方向发展，无功功率在输电网络中进行长距离传输行不通， 会 造成电压 偏移 ， 供电 质量下降等不良影响。在 低压网 中， 功率 因数普遍比较低， 造成 一次设备 不能 得到有效利用， 供电 质量下降，对无功功率进行补偿是改善电能质量的必要手段。 电力系统的无功控制 主 要是为了控制电压， 满足 输电 系统 尽可能大的 传输 能力的 同时 并保证电力系统运行的稳定性。 电能 质量的好坏取决于 电压和频率 ， 而 这两者必须稳定在规定的范围内， 其中 电压又主要受到无功功率的影响，不合理的无功分配还会导致系统 的电压质量不能 达标 ， 对 无功的控制显得尤为重要 。另外 无功功率在电网中也会造成额外的损耗，所以，无功功率控制，对 提升 系统安全运行的稳定性， 保障 供电质量可靠安全 具有 很重要的意义。 题 研究现状 补偿无功功率的最基本的方法是 构建 并联补偿电路（ 在 电路中加入电容器 与 感性负荷并联）， 这种 方法 具有结构清晰、 投资少的优点， 在 早期无功补偿技术 时代 得到广泛应用。但是其 缺点 也很明显，由于其补偿容量往往是不变的，所以不能对实时 的 负荷无功需求做出 响应 ， 因而 不能做到动态无功补偿。在现代 工农业 生产中， 供电 网络往往是复杂多样化的，对无功功率单纯的静态补偿已不能满足要求，必须对无功功 率 进行动态补偿，这时便诞生了同步调相机 。 同步调相机本质是一个电源 ，它控制电压变化的效果很显著，由于它可以在很短的时间内提供较大的无功功率，即使当电力系统出现电压 调节大幅度降低的情况 时 ，也可以 使系统 电压很快 复原 ，保证了系统供电电压 的 质量 。 上世纪 70 年代 以来， 静止 型无功补偿装置因其饱和电 抗器静止， 响应 速度快的优点得到广泛 认可 ， 已 逐渐取代了同步调相机。 它 通过电力电子器件的高频开关实现供电网络的动态无功补偿， 它 可以起到提高功率因数， 改善 电压质量， 平衡不 对称 负荷 的作用， 在 中高压电力系统中的动态无功补偿得到广泛应用。 随着 新技术的革新与发展，由晶闸管控制的 新型 无功补偿装置 应运 而生，即 静止 无功补偿 装置 止无功发生器 静止无功补偿装置 为先进， 它改变电力系统的电流相位以 实现 无功 补偿 的目的， 而不是将 容性无功和感性无功进行相互抵消。 1992 年又提出了一种统一潮流控制器的概念 ， 这种装置的控制范围很大 ， 而且可以同时实现并联补偿或者移相等多种功能 ， 早在 1998 年美国就有变电站安装上了这种无功补偿装置。我国正在加紧实际装置的研究，目前绝大多数还处于理论研究或者数字仿真的阶段。可转换静止补偿器则是目前最新一代的无功补偿装置，目前仅在美国有实际投入使用这种装置，它实质是统一潮流控制器的多重组合，可以实现线路间功率转换，并能同时控制两条以上线路的电压和阻抗等。 在 供电 网络中， 电压 和频率决定 了 供电质量的好坏 ， 而 电压 的控制是通过无功功率的调节来实现的， 目前 无功功率调节主要 还是 应用无功补偿技术，而 随着现代电子技术的飞速发展， 静止 无功补偿的发展呈现如下几点： （ 1） 以往 的无功补偿都是单一的无功功率补偿，即只是进行无功补偿 ， 现在为了满足抑制谐波的需求 ， 已逐步发展为具备无功补偿和抑制谐波功能的静止无功补偿技术，随着 电力电子技术的飞速发展，在供电系统 或者 负荷 中 含有大量的谐波，抑制谐波是无功补偿技术中必不可少的环节。 （ 2） 测量功率因数更为快速准确， 动态 响应时间缩短，能够 实时 跟踪负荷的无功需求并快速地投切电容器， 结合 计算机的数字控制技术， 在 无功补偿中引入模糊控制等新的控制方式。 （ 3）扩大 无功补偿技术的使用 范围，无功补偿目前主要还是应用 在 低压系统中，受限 于晶闸管的耐压水平， 高压 系统还不能 广泛 应用无功补偿技术， 因此 ， 研发 高压动态无功补偿技术具有很重要的 实用 价值， 解决 补偿装置晶闸管和二极管的耐压 成为 此技术的突破口。 题 研究 内容 及目标 以 测量功率因数为基础， 设计一套采用静电电容器与电抗器组对 1080V 变电站系统进行无功补偿调节的控制装置 ，了解功率因数的定义， 无功 补偿 和 谐波补偿原理以及基本要求， 并 针对 需要 的补偿容量设计投切策略， 提出 具体的滤波方法。 通过 以上的对比分析研究， 得 出一套具体的测量功率因数的方案， 并 印证出无功调节和功率因数的关系。 1,4 本章小结 这一章节是本课题的开题描述 ， 主要介绍当前无功控制的研究背景 和意义，阐明对变电站无功控制的必要性，为本课题的继续研究做了开头介绍。 2 功率因数与无功补偿 率因数与 无功功率 在供电系统中，纯感性 或 纯容性的负载一般都是不存在的，都是 电感、电容 和电阻混合的混合型负载， 这种 负载的 电流 和电压之间存在一定 的 相位差， 这种 相位角的余弦值就是功率因数 。功率 因数 是 指有功功率与 总 耗电量（视在功率）的比值， 一般用 表示 ， 它用来 衡量供电系统中电力被有效利用的程度， 功率 因数 值 越大，代表其电力利用效率越高 。电路中 负荷的类型也 与功率 因数的大小 有 关，电阻性负荷 功率因数 一般都是1，如白炽灯泡、电阻炉等，而容性负荷和感性负荷由于要做无用功，视在 功率 不能完全提供给有功功率，所以除了阻 性 负载， 任何 感性和 容 性负载的功率因数不可能大于或者等于 1。 凡是根据电磁感应原理工作的 或者 是带有电磁线圈的电气设备， 都要 建立磁场，由于建立磁场而需要的电功率我们称之为无功功率 。无功功率 并不是做无用功， 它 是产生有功功率的必要条件， 有功 功率和无功功率是相互依存的， 对于 电力系统而言 ， 两者 是缺一不可 的。当 电力系统出现无功功率不足时，带有电磁线圈的电气设备 无法 建立正常的电磁场，那么这些电气设备 就不能 在额定工况下工作， 端 电压 就会 下降， 供电 质量必然下降。 功调节关系 在电力系统中， 存在 视在功率 S， 无功 功率 Q， 有功功率 P， 他们 保证了电力系统的有功功率平衡和无功功率平衡，他们之间 构成 一个如图 2示的功率三角形 关系 。 图 2 其中 P=S （ （ 2 Q=S （ （ 2 S=2 +2 （ （ 2 由图可 分析得 ， 在 保持有功功率 P 不变的前提下， 当无功 功率 Q 增大时 ， 系统 视在功率 大 ， 意味着为该系统供电的 变压器 容量相应增大， 则 该供电系统的一次设备投资也将大大增加， 一次 设备的利用率下降，线损也增加。 如果 使功率因数 大时， 维持 有功功率 P 不变，供电系统的视在功率 S 降低 ， 在 不用增加有功功率的前提下达到了提升系统视在功率的目的，明显提高了企业的经济效益，同时也减少了线路的供电损失。 功 补偿 把感性负载和容性负载并联接在电路中， 再接 入一个电容与感性负载 、容性 负载 并联 ， 组成 并联补偿电路。 在 有容性负荷的电路中，电流相位超前电压 90， 在 有感性负荷的电路中，电流 相位 滞后电压 90， 而且 在同一电路中， 流经 电感的电流方向与流经电容的电流方向相反， 正好 相差 180， 我们 可以通过在补偿电路中安装电容 元件 ， 使 得流经电感与电容的电流相互抵消，这样电流 矢量 和电压 矢量 的夹角 就会 变小， 达到 提高功率因数的目的 ， 这就是无功补偿的原理 。无功补偿 的关键是要把感性负荷和 容性 负荷并联接在电路中，使得能量在两者之间来回切换。 偿 要求 （ 1） 能够根据电网 无功 功率大小 变化 和电压质量要求自动 投 切与 调节 ，保证系统功率因数保持在一个较高的水平 （农业用电，功率因数在 上；中大型电力用户要在 上等） ， 使 系统无功损耗处在最小的 状态 。 （ 2）调节 过程全程智能化 ， 采用全智能 数字 控制系统， 能够 联网查看每段线路的电压， 电流 以及功率因数， 实现 智能化。 （ 3）根据 降低线损 的 原则， 优先 就地补偿， 提升供电质量 。 （ 4）能 快速跟踪系统无功功率的动 态 变化，保证投切策略及时有效并能频繁操作，避免投 切过程中出现过电压和涌流。 （ 5）配置无功补偿设备要合理布局，相比高压配电网，无功功率在低压配电网中占有的比重更高，所以要以低压补偿为主，但是也不能不补偿高压，应做到高压补偿和低压补偿相结合。 （ 6）供电系统中负荷分配往往是复杂多样化的 ，既有集中在一起的，如变电站中集中装设的大容量电气设备，也有分散在不同区域的，如配电线路和用户的电气设备等等， 现实中往往分散的情况比较多 ， 所以要以分散补偿为主 ， 同时兼顾集中补偿 ， 做到分散补偿与集中补偿结合 。这样做的目的就是为了减低线损，尽量做到哪里产生的无功功率，就在哪里补偿。 （ 7）无功补偿过程中，不仅要降低损耗，也要保证节点电压稳定，保证系统可以平稳运行。 无功功率是 电气设备在电路中建立和维护磁场的功率，无功 功率并不是 无 用功 ，它只是不 直接参与 将 电能转化 为 机械能 、热能 等。变压器运行 需要 磁场， 而 磁场的建立及维护离不开无功功率， 因此 电气设备除了需要有功功率之外， 还 需要无功 功率 ， 两者 缺一不可。 在 正常情况下，电力系统供给 的 无功功率远远达不到负载的 需求 ， 所以 需要在电力系统中 加装 一 些 无功补偿装置以 供给 更多的无功功率， 这样 电气设备才能在额定电压下 平稳 运行。无功补偿 的 意义： （ 1）可以减少 由于无功功率在电网中流动造成的损耗， 功率 因数得到提高，从而使得负载的电压更加稳定 ， 电压损失 也 更加 少了。 （ 2）稳定 电力系统的电压，在长距离运输的输电 线路 中设置合适的动态无功补偿装置还可以起到稳定输电系 统的作用， 提高 输电能力。 （ 3） 假设 当 原始功率因数 1 功率 因数 理想 值 2 对于 1000压器，补偿前 它承担的负载为 100000偿后它承担的负载为100020以发现 ，无功补偿后，功率因数提升的同时，也使得变压器可以多承担 120著地挖掘了发供电设备端的潜力，所以可以着眼于在维持现有设备容量不变的情况下，如何通过无功补偿提升功率因数。 （ 4） 延 长 电气设备的寿命， 提升 功率因数可以使得总电流减小， 可以 使得本已饱和 或者 将近饱和 的 设备 负荷 降低， 可以 降低设备的温升从而达到增加寿命的目的。 （ 5）发电机的有功输出得到提高。 （ 6）供电企业 的经济效益得到了提高， 由于 改善 了 功率 因数，减少了 很多 线路中的电气元件， 投资 减少 。 偿 容量计算 电力系统进行无功补偿总是想把 原有 的功率因数提升到 一个 更高的理想期待值， 然后 根据要实现的目标来 确定 使用并联补偿电路还是串联补偿电路。 现代 工农业生产设备繁多， 用电 情况较为复杂， 并联 补偿电路能够满足不同生产情况的用电需求， 90%以上的无功补偿电路都是采用并联补偿电路（即在负载 端并联接入 一个电容）。根据 要 达到的理想期待值， 通过 计算公式来计算出系统需要补偿的电容量， 由于 补偿的是无功功 率 ，所以有功功率在补偿前后都是一个固定 值 ， 保持 不变。 通过 如下 公式 计算可知： =1 2=1 2=P（ 1 2） =P （ 2 其中： 补偿前 系统 无功功率，单位： 补偿后系统无功功率，单位： 无功补偿系数，单位： P 供电系统的有功功率，单位： 1补偿 前 功率因数角 ； 2补偿后功率因数角 ； 因 系统容量为 8001080V 一次系统，系统 自然 功率因数为 统 功率因数期待值是 无功 补偿 的容量： Q=1-2=P(12)=800 （ 2 容器的计算 根据理想功率因数以及供电系统运行 指标 ， 可由 上述公式计算出供电系统所需的无功功率大小， 进而 可计算出要取得该补偿的无功功率值所需的无功补偿 电 容。 Q=2=22 103=2 （ 2 其中 ： C 为 补偿电容值，单位： U 为 电容两端电压，单位： V； 可得 系统需补偿电容 值 为： C= 2 （ 2 容器的接线方式 在 电力系统中， 三角形接线和星形接线是电容器组最为常见的接线方式 ，不同的 接线 则电容器两端承受的电压不同。 （ 1） 星 形 接线 当 补偿电容器采用星形接线时， 电容器 两端 承受 的是电网相电压， 星 形接线最大的优点 是可以选择多种保护，少数电容器发生故障后， 故障 可 被 快速切除， 安全 隐患较小。接线图如图 2 接入电路后应补偿的 电容 量 1=2 =13 314C2 （ 2 图 2形接线 （ 2）三角形 接线 当 补偿电容器采用三角形接线时， 电容器 两端 承受 的是电网的线电压， 电容器两端的 电压 是 星形接法的 3倍 。任何一台电容器发生故障， 流经 电容器的电流都较大， 而且 不能快速将故障切除掉， 安全隐患 较大 ， 接线图如图 2示 ， 接入电路后应补偿的电容 量 2=314C2 （ 2 通过以上对比 分析 可知： 要想 取得相同的补偿容量， 星形 接法的的电容值必须是三角形接法的三倍，但是三角形接法 安全性 没 星 形的好，星 形 结构简单晰， 建设 费用少，在补偿系统中， 宜 采用三角形接法 。 图 2角形接线 功 补偿装置 在电力系统中，我们可以简单地把无功补偿装置划分为两种 ， 一种是传统无功补偿装置 ，另一种是现代无功补偿装置，顾名思义，就是以出现的时间顺序进行划分的。传统无功补偿装置有电容器补偿装置（电容器补偿装置可组成串联或者并联补偿电路）和同步调相机；现代无功补偿装置主要是静态无功补偿装置（ ,这种装置利用反应快速的晶闸管进行控制，如晶闸管控制器（ 晶闸管投切电容器（ 。 电容器补偿装置可组成串联或者并联补偿电路，主要用于补偿供电网络中的感性负荷。其中并联电容补偿装置是供 电系统中应用最为广泛的无功补偿设备，虽然串联电容补偿装置也可以提高功率因数，但是由于其不能跟踪补偿，而且补偿容量往往又是固定的，所以一般不推荐使用串联补偿装置，这里只介绍并联电容补偿装置，并联补偿电路如下图 2示， 并联电容器无功补偿装置矢量图如图 2示 。 可列出电流矢量方程 I = + （ 2 A 2图 2联电容器无功补偿装置矢量图 由图可以知道 ， 由于加装了 电容器，电压与电流的相位差由补偿前的 小到所以功率因数得到提升 ， 无功补偿过程完成 。并联电容补偿装置有如下优点： （ 1）并联电容补偿装置设备投资少，运行费用较低，结构清晰明了，易于安装。 （ 2）并联电容补偿装 置 运行过程中无噪声 ， 易于维护 。 （ 3） 并联电容补偿装置运行效率普遍较高，相比同步调相机等其他补偿设备损耗更低。 （ 4）并联电容补偿装置相比同步调相机可以满足不同安装条件的地区，既可以安装在变电站，也可以安装在大型工厂和配电系统，而同步调相机往往只能安装在变电站中心站。 同步调相机 是另一种传统无功补偿装置，它本质就是向供电网络吸收或者提供无功功率的同步电机，它有两种运行方式，过励磁运行和欠励磁运行。在 长距离输电 线路 中，可以在线路的受电端加装一个同步调相机，当输电 线 负载较重时，让同步调相机过励磁运行 ， 这样可以提高输电线路中滞后的无功电流分量 ；当输电线负载较轻时，让同步调相机欠励磁运行，这样可以减少滞后的无功电流分。通过这一措施，可以使得供电网络的电压维持在稳定的水平，功率因数也得以接近于 1，提高了系统的稳定性。 静止无功功率补偿装置是目前较为广泛应用的无功补偿装置，它可以连续而快速地控制无功功率，调节性能非常好，调节时间也短。依托晶闸管的快速反应特性，可以频繁地进行投切和调节，并且相对于传统的机械式无功补偿装置，它的电容器投切过程中不会 有操作过电压和合闸涌流的影响，所以使用寿命也比机械式无功补偿装置要高，响应灵敏。因为静止无功功率补偿装置并没有旋转的部件，所以完全没有 噪声 。但是它的补偿过程却是动态的，可以实时地跟踪无功功率的需求或者电压的变化情况而动作。与 传统无功补偿相比，它的缺点就是制造相对复杂，投资成本较高。静止无功功率补偿装置的核心部件就是晶闸管控制部分，利用晶闸管的快速动作特性来实线快速投切，当下运用最为广泛的晶闸管控制部件有晶闸管控制电抗器（ 晶闸管投切电容器（ 。 功 补偿投切方式 目前广泛应用的电容投切 装置有三种 ， 一是接触器电容投切装置 ， 二是晶闸管投切电容装置 ， 三是复合开关投切电容装置 ,下面主要针对这三种装置原理进行分析。 （ 1）接触器电容投切装置 当装置收到由控制器发来的投入电容器信号时 ， 电阻切合电路触头闭合 ， 提前接通 ，此时电流经过电阻向电容充电 。 由于电阻的阻流作用 ， 线路不会有大的合闸涌流 ，然后主触头再闭合，短接电阻，电容器充电过程结束，电容器开始正常工作，电容器投入过程结束。当装置收到来自控制器发来的切除电容器的信号时，主触头先断开，经过一段时间的延时作用，电阻切合电路再断开，这样可以防止切断过程中出 现操作过电压的作用，电容器切除过程结束。 接触器投切电容装置原理图如下图 2 特点 ： 该装置不适合需要频繁投切的无功补偿场合 ， 并且投切过程中会出现合闸涌流和操作过电压 ，为了减少涌流和过电压的情况发生，投切过程中电容器都要经过一段时间的放电过程。但是由于频繁地投切，电容器要承受操作过电压，合闸涌流，电容器的使用寿命大大缩短，接触器也易被损坏。 R 2R 1 R 1R 2 R 2图 2（ 2） 晶闸管投切电容装置 闸管投切电容装置由两个反并联晶闸管串联电容器构成 。晶闸管投切电容装置要把握好投切时机，当晶闸管两端的电压为零的时候，即电源电压压降全部在电容上，此时才投入电容器，这样可以避免冲击电流的出现。一般会采用过零检测电路来保证当晶 闸管两端电压为零时触发晶闸管，而过零检测电路靠光电耦合器完成这一过程，其中图2晶闸管电压过零触发电路原理图 。 与门零电压检测器脉冲隔离电路多谐振荡器光电耦合C 投切信号L 闸管电压过零触发电路 当晶闸管两端电压为零 ， 光电耦合器会发出一个脉冲信号 ， 这时候会与投入指令做逻辑与运算来决定是否去触发晶闸管 ，如果无功 补偿控制器发来投入指令 ， 则晶闸管平稳导通 ，无功 补偿控制器撤销投入指令 ，晶闸管 在零 电流 时自然 关断，下回 再接收到投入指令时， 但是不同于接触器投切电容装置的是，由于晶闸管导 通的时候，其两端电压正好等于电源两端电压，所以就无合闸涌流现象出现， 特点 ： 该装置在需要频繁地投切电容器的场合有使用价值 ， 利用晶闸管的快速响应特性 ,投切快速 ,并且相对于接触器电容投切装置 ， 它的使用寿命更长 ， 投切过程无涌流 ，无过电压 ， 但是相对的 ， 它的造价也相对较高 ， 在使用的时候要考虑投资预算的因素。另外晶闸管投切电容装置不能连续地调节无功功率 ， 不过可以通过对电容器分组解决这一问题 ， 并且在运行过程中不会有谐波产生 ， 损耗也较少 。如果电容器预先充电电压不等于电源电压时就投入电容，此时会产生很大的冲击电流，严重损害晶闸管，因此电容投入时机一定要把握好。 （ 3）复合开关投切电容装置 复合投切开关结合了接触器电容投切装置与晶闸管投切电容装置的特点 ， 由双向反并联晶闸管及交流接触器构成 。首先控制器发来 的投入电容器信号会使得该装置等电 压，此时 晶闸管 投入电容器， 由于 晶闸管的特性， 该 投切过程无涌流现象出现，电容器投入之后，该装置紧接 （ 100内 ）着又发出一个指令使接触器闭合 ，短接 晶闸管，保证电容器正常工作， 投入 电容器 过程 完成 。当 接收到电容器切除信号，接触器触点先行断开， 电流 尚未为零，晶闸管 仍然 导通， 晶闸管 在零 电流 时 自然 关断 ， 切除电容器过程完成 。复合开关投切电容装置原理图如下图 2示 。 L L 合开关投切电容装置原理示意图 结合本课题的研究需求 ，再 对比以上方案 ， 本设计采用结构简单的接触器投切电容装置 。 章小结 本章针对无功控制过程中的重要知识点进行了介绍，包括功率因数，无功功率的定义，以及无功补偿的原理与要求、作用与意义。并具体地描述了现代典型的无功补偿装置及其原理，无功补偿过程中的补偿容量计算，电容器投切策略等 。为接下来的硬件电路设计打下扎实的基础。 3 谐波抑制 波问题 与现状 随 着 现代工业的发展，电力电子 设备得到广泛 应用， 电力 电子设备是谐波的主要产生源， 谐波 所造成的 危害 也日益严重。 首先 ， 谐波 使得供电质量下降， 输电 线路的传输效率下降， 电气 设备 经常过热 ，并有 振荡 和噪声， 寿命 大大缩短； 谐波 还可引起供电系统串联 或者局部 并联谐振，造成电气设备损毁。 降低 谐波对供电系统的影响在 现代 工农业生产中有着很重要的意义， 这也是 电工科学领域必须解的问题。 波含义 及产生原因 目 前 电力系统广泛存在各种非线性负载，如整流器 、 逆变器 、 变频器等， 当 电源 在标准额定
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