【正文】 副邊。 采用該方法檢測(cè)電網(wǎng)過零點(diǎn)的最大優(yōu)點(diǎn)就是電路簡(jiǎn)單、隔離效果好，缺點(diǎn)是過零點(diǎn)檢測(cè)存在延遲，并且不夠準(zhǔn)確，尤其是電網(wǎng)中諧波含量較高時(shí)誤差較大。本控制器采用檢測(cè) A 相電壓過零點(diǎn)的辦法來檢測(cè)電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)。當(dāng)外部 MCU 通過 SPI 寫入較表數(shù)據(jù)后， SIG 將立即變?yōu)楦唠娖?。注?CS、 SCLK、 DIN所串電阻和所并電容要盡量靠近芯片， DOUT 所串電阻和所并電容要盡量靠近單片機(jī)。 ATT7022A 的復(fù)位信號(hào)線和與 CPU之間的握手信號(hào)線直接接到 CPU 的雙向 I/O 口。輸入信號(hào)電平抬升采用芯片內(nèi)部 REFOUT引腳提供的 電壓。低通抗混疊濾波器的設(shè)計(jì)采用簡(jiǎn)單的阻容式低通濾波器，電阻電容值采取芯片廠商推薦值。該方式采用了互感器，可以將芯片與電網(wǎng)進(jìn)行有效地隔離，從而獲得良好的抗干擾性。 (1)電壓輸入 電壓輸入采用元星電子公司生產(chǎn)的 TV31B02 型電流型電壓互感器 [16]。 級(jí)以下的電子電能表用的互感器二次側(cè)負(fù)載較小，因此可以做的很小，鐵心采用高導(dǎo)磁率系數(shù)的坡莫合金或優(yōu)質(zhì)鋼帶制成，以減小鐵心損耗和有限導(dǎo)磁率所產(chǎn)生的相角差。 從電網(wǎng)接入的大電壓、大電流不能直接接入計(jì)量芯片的輸入中，必須經(jīng)過變換電路轉(zhuǎn)換為小電壓、小電流。外接 10μ F電容并聯(lián) 耦。 安徽工程大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 無功 補(bǔ)償裝控制器硬件電路設(shè)計(jì) 28 AGND：電源模擬電路 (即 ADC和基準(zhǔn)源 )的接地參考點(diǎn)。 OSCI：系統(tǒng)晶振的輸入端，或是外灌系統(tǒng)時(shí)鐘 輸入。 CF CF2：輸出有功無功電能脈沖，其頻率反映合相平均有功功率的大小，常用于儀表有功無功功率的校驗(yàn)，也可以用作電能計(jì)量。 ，兩個(gè)引腳內(nèi)部都有 ESD 保護(hù)電路。完全差動(dòng)輸入方式，正常工作最大信號(hào)電平為 177。所以計(jì)量參數(shù)都可以通過 SPI 接口讀出?？蓽y(cè)量含 21 次諧波的有功和無功 功率。具有 SPI 接口，方便的進(jìn)行軟件調(diào)試電表，讀測(cè)量數(shù)據(jù)。提供失壓判斷功能?？蓽y(cè)量電網(wǎng)頻率，電壓信號(hào)夾角?？蓽y(cè)量各相和合相瞬時(shí)有功、無功、視在功率。當(dāng)任意一項(xiàng)功率反相時(shí)，有反相指示。無功精度滿足 ，動(dòng)態(tài)范圍 1000:1 支持 IEC1268。 ATT7022A 是專為測(cè)量電網(wǎng)電能而設(shè)計(jì)的高精度芯片，包含了電網(wǎng)常用的各項(xiàng)參數(shù)測(cè)量功能。 53 個(gè)可編程的通用 I/O 口。 通過 SPI 接口進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)編程。2K 字節(jié)的 EEPROM，擦寫壽命 100， 000 次 。只需兩個(gè)時(shí)鐘周期的硬件乘法器。傳統(tǒng)的51 和 196 等處理器由于速度較慢，集成度不高，片內(nèi)資源不夠豐富，抗干擾能力差等缺點(diǎn)逐漸凸現(xiàn)出來，相比現(xiàn)在不斷涌現(xiàn)出來的新型的高速度、高集成度、具有豐富片內(nèi)資源、具有更高的可靠性與抗干擾能力、價(jià)格更加低廉的新一代微處理器，越來越顯示出其自身的不足。控制器硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。然而 STATCOM 是性能最優(yōu)的無功補(bǔ)償裝置 ，是 FACTS核心，值得加強(qiáng)研究和推廣使用 。目前，國(guó)內(nèi)外有關(guān) SVC 的研究多集中在對(duì)其應(yīng)用于輸電補(bǔ)償?shù)母鞣N場(chǎng)合時(shí)控制策略和方法的進(jìn)一步探討上，隨著模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)等智能控制手段相繼被引入 SVC 控制系統(tǒng)，使 SVC 系統(tǒng)的性能更加提高，但還有很多理論和實(shí)際運(yùn)用的問題尚待解決。逆變器中六個(gè)可關(guān)斷晶閘管（ GTO）分別與六個(gè)二極管反向并聯(lián)，適當(dāng)控制 GTO 的通斷，可以把電容 C 上的直流電壓轉(zhuǎn)換成與電力系統(tǒng)電壓同步的三相交流電壓，逆變器的交流側(cè)通過電抗器或變壓器并聯(lián)接入系統(tǒng)。圖中三組晶閘管投切電容器和一組固定電容器與電抗器并聯(lián)。觸發(fā)角從 90186。與SR 串聯(lián)的電容 CS 是用于斜率校正的。 具有飽和電抗器的無功補(bǔ)償器（ SR） 具有飽和電抗器的無功補(bǔ)償器 (SR)根據(jù)電抗器的不同又可以分為自飽和電抗器無功補(bǔ)償裝置和可控飽和電抗器無功補(bǔ)償裝置兩種。靜止補(bǔ)償器的另一個(gè)特點(diǎn)是依靠晶閘管等電力電子器件完成調(diào)節(jié)或投切功能，它們可以頻繁地調(diào)節(jié)或投切。可以 看出，其經(jīng)濟(jì)效益明顯。也就是說，每降損 1kw 以廣東省中山供電局李拴怡的文章“低壓無功補(bǔ)償?shù)木C合經(jīng)濟(jì)效益”中所寫數(shù)據(jù)為例，按中山供電局電網(wǎng)的供電量，根據(jù)有代表性的五個(gè) 110kV變電站無功補(bǔ)償?shù)墓?jié)能計(jì)算，在 10kV 系統(tǒng)裝設(shè) 10000kvar 集中補(bǔ)償，可在安徽工程大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 無功 補(bǔ)償裝控制器硬件電路設(shè)計(jì) 15 110kV 網(wǎng)絡(luò)中獲得年節(jié)電 60 萬 之利。F 對(duì)于三相三角形接線的系統(tǒng)，線電壓等于相電壓，而對(duì)于三相星形接線的系統(tǒng)，線電壓等于相電壓的 3 倍，對(duì)于同樣的電容器組三角形接線的無功出力是星形接線的 3 倍，這也是將并聯(lián)電容器組以三角形連接并聯(lián)于電網(wǎng)的原因。例如對(duì)于一個(gè)有功功率為 100kw 功率因數(shù)為 的待補(bǔ)償線路 ，如果將功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?，按照式 計(jì)算所得的補(bǔ)償容量為 ，如果將功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?，計(jì)算所得的補(bǔ)償容量則為 ，可以看出，在超過 的高功率因數(shù)下進(jìn)行無功補(bǔ)償其效益將顯著下降。 無功補(bǔ)償容量的確定 無功補(bǔ)償裝置的用途就是為電網(wǎng)補(bǔ)償無功功率，但是對(duì)電網(wǎng)的無功補(bǔ)償容量不是隨意的，需要根據(jù)電網(wǎng)的運(yùn)行 情況來確定，因此確定無功補(bǔ)償容量成為必不可少的步驟。一種是采用空氣接觸器投切電容器組的方案，該方案具有經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，但是一般來 說，其單柜的補(bǔ)償容量比較小，并且存在合閘涌流大、合閘彈跳嚴(yán)重的缺點(diǎn)，會(huì)影響電容器使用壽命。 但是分組補(bǔ)償效果比較明顯 ，采用的較為普遍。 集中補(bǔ)償方式：將電容器組直接安裝在變電所的 6～ 10KV 母線上，用 來提高整個(gè)變電所的功率因數(shù)，使該變電所的供電范圍內(nèi)無功功率基本平衡。通常不希望出現(xiàn)過補(bǔ)償情況，因?yàn)檫@樣會(huì)引起變壓器二次側(cè)電壓的升高，且容性無功功率在線路上傳輸同樣會(huì)增加電能損耗，還會(huì)增加電容器自身的損耗，影響電容器的壽命。 為了便于容易理 解電容器補(bǔ)償無功功率的原理，首先看一個(gè)簡(jiǎn)單的并聯(lián)電路。純電容負(fù)載中電流超前電壓 90176。因此，自 20世紀(jì) 30 年代后期，電容器的使用有顯著的增加。由于串聯(lián)電容器和串聯(lián)電抗器不如并聯(lián)電容器和并聯(lián)電抗器方便，無功功率補(bǔ)償效果也不及并聯(lián)電容器和并聯(lián)屯抗器，因此，靜態(tài)無功功率補(bǔ)償主要采用并聯(lián)電容器和并聯(lián)電抗器。 安徽工程大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 無功 補(bǔ)償裝控制器硬件電路設(shè)計(jì) 9 用于電力系統(tǒng)無功功率補(bǔ)償?shù)撵o態(tài)無功功率補(bǔ)償裝置有并聯(lián)電容器、并聯(lián)電抗器、串聯(lián)電容器、串聯(lián)電抗器及其組合。 并 聯(lián)電容器補(bǔ)償無功功率的原理 概述 靜態(tài)無功功率補(bǔ)償指阻抗固定，其補(bǔ)償容量不能實(shí)時(shí)跟蹤負(fù)荷無功功率的變化，主要是用于提供固定無功功率補(bǔ)償容量的一種無功功率補(bǔ)償方式。 電路中將電壓 u 和電流 i 的有效值乘積定義為視在功率，即 : IUS ?? () 安徽工程大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 無功 補(bǔ)償裝控制器硬件電路設(shè)計(jì) 8 視在功率只是電壓有效值和電流有效值的乘積，它并不能準(zhǔn)確反映能量交換和消耗的強(qiáng)度，并且在一般電路中，視在功率并不遵守能量守恒定律。 Q則表示了這種能量交換的幅度。 u+ 圖 無源一端口網(wǎng)絡(luò) 對(duì)于如圖 所示的內(nèi)部不含有獨(dú)立電源，僅含電阻、電感和電容等無源元件的一端口，設(shè)電路中正弦交流電壓為 )sin(2 tUu ?? () 一端口等效負(fù)載為 Z，則流過負(fù)載電路中的電流為 ZtUi /))s in (2( ?? ()＋ 當(dāng)負(fù)載 Z 不是純阻性時(shí)，流過負(fù)載的電流就會(huì)和電壓有一個(gè)相角差值，即，此時(shí)電流表示為 )s in (2)s in ()/2( ???? ???? tItZUi () 安徽工程大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 無功 補(bǔ)償裝控制器硬件電路設(shè)計(jì) 7 其中 Z 為負(fù)載的模。系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控 和重要數(shù)據(jù)的保存。根據(jù)補(bǔ)償要求確定無功補(bǔ)償容量 分析無功功率補(bǔ)償?shù)娜萘看_定 然而，許多電網(wǎng)仍存在補(bǔ)償不足，調(diào)節(jié)手段落后，電壓偏低，損耗增大等問題。 國(guó)內(nèi)，無功補(bǔ)償主要采用變電站集中補(bǔ)償和企業(yè)就地補(bǔ)償兩種形式。 目前，在城市配電網(wǎng)公用變壓器低壓側(cè)，由于用戶家用電器感性負(fù)載的不斷增加， 使得其功率因數(shù)較低，導(dǎo)致公用變壓器低壓側(cè)線路損耗大，供電電壓指標(biāo)不能滿足用戶要求。其典型代表是固定電容器 +晶閘管控制電抗器（ TCR）。 安徽工程大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 無功 補(bǔ)償裝控制器硬件電路設(shè)計(jì) 4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及趨勢(shì) 電力系統(tǒng)是一個(gè)典型的非線性大系統(tǒng)，隨著社會(huì)的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)對(duì)電力的需求不斷增加，使現(xiàn)代電力系統(tǒng)發(fā)展迅速，系統(tǒng)日趨復(fù)雜。該方法優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)和控制簡(jiǎn)單、造價(jià)低，缺點(diǎn)是對(duì)工業(yè)電弧爐、電焊機(jī)等動(dòng)態(tài)負(fù)荷難以達(dá)到理想的補(bǔ)償效果。 系統(tǒng)補(bǔ)償通常指對(duì)交流輸配電系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償，目的是維持電網(wǎng)樞紐點(diǎn)處的電壓穩(wěn)定，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增大線路的輸送能力以及優(yōu)化無功潮流、降低線損等。 安徽工程大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 無功 補(bǔ)償裝控制器硬件電路設(shè)計(jì) 3 無功補(bǔ)償?shù)臍v史與現(xiàn)狀 無功補(bǔ)償?shù)姆诸? 無功補(bǔ)償可以分為串聯(lián)補(bǔ)償和并聯(lián)補(bǔ)償。因此，能根據(jù)負(fù)荷無功功率的變化對(duì)分組的補(bǔ)償電容器組進(jìn)行自動(dòng)投切 以實(shí)現(xiàn)對(duì)無功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)?裝置，目前在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。增加變壓器的輸出功率 目前，低壓電網(wǎng)中的負(fù)荷大部分是感性負(fù)載，因此在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器可以供給感性電抗消耗的部分無功功率。提高電力網(wǎng)的傳輸能力 (2)在線路輸送有功功率相同的情況下，功率因數(shù)低，使線路中的電流安徽工程大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 無功 補(bǔ)償裝控制器硬件電路設(shè)計(jì) 2 增加，電壓損失增加，給感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行造成困難，導(dǎo)致供電質(zhì)量下降。 現(xiàn)在，美國(guó)電力主網(wǎng)設(shè)備的功率因素已接近于 1，原蘇聯(lián)法律規(guī)定功率因素應(yīng)大于 ，日本等國(guó)還建立了全國(guó)性的無功管理委員會(huì)，研究無功補(bǔ)償方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。裝置還設(shè)計(jì)了友好的人機(jī)接口和通訊接口，使用方便。 本文從無功補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)實(shí)意義出發(fā)，分析了無功補(bǔ)償?shù)谋匾院徒?jīng)濟(jì)效益。安徽工程大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 摘要 摘要 電 壓是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，網(wǎng)損是電力企業(yè)的一項(xiàng)重要綜合性技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在電網(wǎng)中的適當(dāng)位置裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置成為滿足電網(wǎng)無功需求的必要手段。系統(tǒng)以 Atlmega64 處理器為控制核心，采用功率因數(shù)控制和電壓限制相結(jié)合的方式工作，并給出采用永磁真空開關(guān)在特定電壓相角投切電容器的方法，有效解決了電容器投切過程中在線路上產(chǎn)生涌流的缺點(diǎn)，并設(shè)有多種保護(hù)措施，保護(hù)系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。因此，利用無功補(bǔ)償技術(shù)正成為當(dāng)前世界各國(guó)電力設(shè)計(jì)及 決策人員的共識(shí)，無功補(bǔ)償裝置的投資己被列入電力投資的整體規(guī)劃中，成為一個(gè)不可缺少的環(huán)節(jié)。 課題研究的目的和意義 有功功率與視在功率的比值稱為功率因數(shù)，無功功率的存在使功率因數(shù)降低，造成如下影響 ： (1)當(dāng)有功功率不變時(shí)，功率因數(shù)低，使發(fā)電機(jī)和變壓器的容量增大，不能充分發(fā)揮原有供電設(shè)備的效率。 具體說來提高功率因數(shù)有如下 作用 ： 降低 變壓器的損耗 而并聯(lián)電容器只能補(bǔ)償固定無功，容易造成過補(bǔ)或欠補(bǔ)，無法滿足電力系統(tǒng)的實(shí)際需要，還有可能和系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振，導(dǎo)致諧波放大。本課題就是在此基礎(chǔ)上提出的。 并聯(lián)補(bǔ)償按補(bǔ)償對(duì)象不同可分為系統(tǒng)補(bǔ)償和負(fù)荷補(bǔ)償兩大類。 靜態(tài)補(bǔ)償是根據(jù)三相負(fù)荷的平衡化原理，通過在負(fù)荷點(diǎn)串、并入無功導(dǎo)納網(wǎng)絡(luò)，把三相不對(duì)稱負(fù)荷補(bǔ)償成對(duì)供電系統(tǒng)來說是三相對(duì)稱的。因此，該方法一提出就受到了普遍關(guān)注。靜止無功補(bǔ)償器（ SVC）近年來獲得了很大發(fā)展，已被廣泛用于輸電系統(tǒng)波阻抗補(bǔ)償及長(zhǎng)距離輸電的分段補(bǔ)償，也大量用于負(fù)載無功補(bǔ)償。采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自適應(yīng)控制等智能型控制方法，研制能同時(shí)對(duì)電壓、無功功率、三相不平衡、諧波等進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)和補(bǔ)償控制的裝置已經(jīng)成為大家的共識(shí)。在日本，配電網(wǎng)系統(tǒng)戶外補(bǔ)償電容器的自動(dòng)投切率已達(dá)%；在美國(guó)，許多城市道路旁的電線桿上裝有并聯(lián)電容器組，并采用自動(dòng)裝置控制。 近年來，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，無功補(bǔ)償技術(shù)已得到很大的改進(jìn)，無功補(bǔ)償裝置的發(fā)展已進(jìn)入一個(gè)新的階段。分析無功功率補(bǔ)償?shù)幕驹砗头椒? 電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)的準(zhǔn)確獲得，為后續(xù)計(jì)算提供可靠數(shù)據(jù) 交流電路的無功功率 在正弦交流電路中，如果負(fù)載是線性的，電路中的電壓和電流都是正弦波。 uiq 的平均值為零，表示了其有能量的流動(dòng)但是卻并不消耗功率。 無功電流分量的產(chǎn)生是由于系統(tǒng)中含有電感性或電容性的負(fù)載而產(chǎn)生的，該電流用于建 立磁場(chǎng)或靜電場(chǎng)，存儲(chǔ)于電感或電容中，并往返于電源與電感或電容之間，并不會(huì)象有功功率那樣被消耗掉。無功功率的“發(fā)出”和“吸收”不同于有功功率的發(fā)出和