【 畢業(yè)論文 畢業(yè)設(shè)計】電力系統(tǒng)無功功率補償.

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1、安徽工程大學 畢業(yè)論文〔設(shè)計〕 題目名稱：電力負載的無功測控電路設(shè)計 題目類型： 畢業(yè)設(shè)計 學生姓名： 院〔系〕： 電氣工程學院 專業(yè)班級： 電氣102 指導教師： 時間： 2021年4月1日至2021年5月23日 目錄 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．...I 文獻綜述．．．．．．．．．．．．

2、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．II 指導老師審查意見．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅲ 辯論會議記錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅳ 評閱教師評語．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅴ 中外文摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅵ

3、 前言 補償?shù)蛪簾o功負荷是電網(wǎng)無功補償?shù)闹匾h(huán)節(jié)。搞好低壓補償，不但可以減輕上一級電網(wǎng)無功補償?shù)膲毫?，而且可以提高用戶配電變壓器的利用率，改善用戶功率因?shù)和電壓質(zhì)量，并能有效地降低電能損失，減少用戶電費支出。低壓無功補償對用戶和供電部門均有益?，F(xiàn)有的無功自動補償裝置種類很多，但根本上都是由檢測單元、主控單元、執(zhí)行單元和電源組成。檢測單元的任務(wù)是從電網(wǎng)中檢測與網(wǎng)絡(luò)功率因數(shù)直接或間接相關(guān)的參數(shù)，并將此參數(shù)信號轉(zhuǎn)換并送人主控單元，由主控單元將其與控制指標值進行比擬。作出投切決策。執(zhí)行單元那么根據(jù)投切決策通過投

4、切開關(guān)(交流接觸)控制電容器的投切，完成補償任務(wù)。本文利用單片機8051設(shè)計了一種全自動無功補償控制器。它具有如下功能： (1)實時顯示電網(wǎng)功率因數(shù)值，同時，還能夠顯示控制器的工作狀態(tài)和電容器組的投切情況。 (2)功率因數(shù)指標可以按不同的補償要求設(shè)定和調(diào)整。如：以節(jié)能和減少電費支出為指標的無功參數(shù)補償方案；以提高功率因數(shù)為目的的補償方案和為改善電壓偏差為主要指標的電壓參數(shù)調(diào)節(jié)方案等。 (3)利用可控硅做中間驅(qū)動單元，使強、弱電別離。提高了系統(tǒng)的可靠性。 (4)采用電容器組循環(huán)投切方式，以免電容器組長期運行，溫升過高等。 (5)電容器組切換延時及延時調(diào)整等．可防止電容器組投切時產(chǎn)生振蕩

5、現(xiàn)象。 選題背景 電壓質(zhì)量是衡量電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的重要指標之一，它的好壞主要取決于電力系統(tǒng)無功潮流分布是否合理。這不僅關(guān)系到電力系統(tǒng)向電力用戶提供電能質(zhì)量的優(yōu)劣問題，而且還直接影響電網(wǎng)的平安、經(jīng)濟運行。假設(shè)無功電源容量缺乏，系統(tǒng)運行電壓將難以保證。隨著電網(wǎng)容量的不斷增加，對電網(wǎng)無功功率的要求也與日增加。因此，還需考慮網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)和電壓，因為網(wǎng)絡(luò)功率因數(shù)和電壓的降低會使電氣設(shè)備得不到充分利用，從而降低網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力，并引起損耗增加。因此，解決好配電網(wǎng)絡(luò)無功補償?shù)膯栴}，對電網(wǎng)的平安和降損節(jié)能有著重要的意義。無功補償點的合理選擇以及補償容量確實定，能夠有效地維持系統(tǒng)的電壓水平，

6、提高系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，防止大量無功功率的遠距離傳輸，從而降低有功網(wǎng)損，減少發(fā)電費用。我國配電網(wǎng)長期以來無功匱乏，由其造成的網(wǎng)損嚴重，因此，進行無功功率補償，能投資少回報高。通常采用的方法是在配電變壓器低壓側(cè)進行補償，既可降低線路損耗，也能降低配電變壓器損耗，電壓質(zhì)量也有較大的改善。 方案論證 功率因數(shù)的測量方法: 在三相對稱交流電路中UA ⊥ UBC，即θ+φ = 90°,(如圖1所示。為提高測量精度，可測量一般情況下數(shù)值較大的θ值。由于直接測量日值很難，所以．我們采用測量與θ成正比關(guān)系的時間tθ，再由tθ折算得到功率因數(shù)Cosφ。測量電路及其波形如圖2和圖3所示。檢測單元通過電壓

7、互感器、電流互感器，將電網(wǎng)線電壓UBC和相電流IA變換成適當?shù)碾妷盒盘査腿朔聪啾葦M電路，得到相應(yīng)的方波信號TBC和TA，再經(jīng)與非門送到單片機INT0端。經(jīng)單片機測得時間值T和t，求出與相位φ 對應(yīng)的時問tφ 。 UA UC UB UBC IA Ф θ 電壓電流向量圖 - + + - & 80C51 IA ubccccC 測量電路圖 顯然有，tφ=T/2-t0 = T/2 – (T-t) >0(負載呈感性) =t-T/2=

8、 =0(負載呈阻性) <0(負載呈容性) 功率因數(shù)的計算： 為使CPU有能力和時間實施自診斷和二次開發(fā)，本文對Cos φ的運算采用查表技術(shù)c設(shè)市電工頻5O Hz(周期20ms)，T=10ms，那么Cosφ=c0弧節(jié) Cosл*tφ=Cos〔л*t/T-л/2〕事先離線使 按一定步長△ 遞增，并由上式計算得t—Cosφ查詢表，存人EPROM。其中把t折算為地址，地址內(nèi)容為Cos φ值。這樣當采樣回路測得 時，就可將其轉(zhuǎn)化為地址，查表即得對應(yīng)的Cos φ。 過程論述

9、 <一>理解關(guān)于無功功率補償?shù)膸讉€概念 1.1 正弦交流電中的無功功率定義 正弦電流中的無功功率定義為: 習慣上認為它是由電路中的儲能元件(電容或電感)引起。在交流電一個周期的一部份時間內(nèi)，儲能元件從電源吸收能量，另一部時間內(nèi)將能量返回電源，理想的無損失儲能元件在整個周期q平均功率是零。也就是說在外電路和電感或電容之間雖有能量的來回交換，但在儲能元件上并沒有能量的消耗。無功功率與儲能元件相關(guān)聯(lián)。我們可計算功率因數(shù)： 1.2 電力系統(tǒng)中無功功率及功率因數(shù) 電力網(wǎng)除了要負擔用電負荷的有功功率P，還要負擔負荷的無功功率Q。 無功功率O和視A功率S之間存在

10、下述關(guān)系: 然而： 被定義為電力網(wǎng)的功率囚數(shù)，其物理意義是線路的視在功率S供應(yīng)有功功率的消耗所占百分數(shù)。在電力網(wǎng)的運行中，我們所希望的是功率因數(shù)越大越好，如能做到這一點，那么電路中的視在功率將人局部用來供應(yīng)有功功率，以減少無功功率的消耗。 1.2.1 如何提高電力系統(tǒng)功率因數(shù) 功率因數(shù)還可以表示成個‘述形式: 注：U:為線電壓，L為:線電流。 可見，在一定的電壓和電流卜，提高Cosφ，其輸出的有功功率將增大。因此，改善功率因數(shù)是充分發(fā)揮沒備潛力，提高設(shè)備的利用率的有效方法。 1.2.2 補償電容以減少線路損失 電力網(wǎng)的電壓損失可以表示為:

11、 可看出，影響△U的因數(shù)四個:線路的有功功率P、無功功率o,電阻R和電抗X。如果采用容抗為X。的電容來補償，那么電壓損失為: 故采用補償電容提高功率因數(shù)后，電壓損失△U減小，改善了電壓質(zhì)量。 <二>電力系統(tǒng)無功補償?shù)脑? 2. 3. 1配電網(wǎng)無功補償問題的提出 在電力系統(tǒng)中，由于電感、電容元件的存在，不僅系統(tǒng)中存在著有功功率，而且存在無功功率。雖然無功功率本身不消耗能量，它的能量只是在電源及負載間進行傳輸交換，但是在這種能量交換的過程會引起電能的損耗。并使電網(wǎng)的視在功率增大，這將對系統(tǒng)產(chǎn)生以下一系列負面影響: (1) 電網(wǎng)總電流增加，從而會使電力系統(tǒng)。中的元件，如變壓

12、器、電器設(shè)備、導線等容量增大，使用戶內(nèi)部的起動控制設(shè)備、量測儀表等規(guī)格、尺寸增大，因而使初投資費用增大。在傳送同樣的用功功率情況下，總電流的增大，使設(shè)備及線路的損耗增加，使線路及變壓器的電壓損失增大。 (2) 電網(wǎng)的無功容量缺乏，會造成負荷端的供電電壓低，影響正常生產(chǎn)和生活用電;反之，無功容量過剩，會造成電網(wǎng)的運行電壓過高，電壓波動率過大。 (3) 降低了電網(wǎng)的功率因數(shù)造成大量電能損耗，當功率因數(shù)由0.8下降到0.6時，電能損耗將近提高了一倍。 (4) 對電力系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備來說，無功電流的增大，對發(fā)電機轉(zhuǎn)子的去磁效應(yīng)增加，電壓降低，如過度增加勵磁電流，那么使轉(zhuǎn)子繞組超過允許溫升

13、。為了保證轉(zhuǎn)子繞組正常工作，發(fā)電機就不允許到達預定的出力。此外，原動機的效率是按照有功功率衡量的，當發(fā)電機發(fā)出的視在功率一定時，無功功率的增加，會導致原動機效率的相對降低。 目前，隨著電力電子技術(shù)的迅速開展，工廠大量使用大功率開關(guān)器件組成的設(shè)備對大型、沖擊型負載供電，這使電能質(zhì)量問題日益嚴重。如果，不進行無功補償，在正常運行時，會反復地使負載的無功功率在很大的范圍內(nèi)波動，這不僅使電氣設(shè)備得不到充分的利用，網(wǎng)絡(luò)傳輸能力下降，損耗增加，甚至還會導致設(shè)備損壞、系統(tǒng)癱瘓。 1.3.2 無功補償向量圖 在工業(yè)和生活用電負載中，阻感負載占有很大的比例:異步電動機、變壓器、螢光燈等都是典型的阻感負載。

14、異步電動機和變壓器所消耗的無功功率在電力系統(tǒng)所提供的無功功率中占有很高的比重。電力系統(tǒng)的電抗器和架空線等也要消耗一些無功功率;同時，各種諧波源也要消耗一定的無功功率。阻感負載可看作電阻R與電感L串聯(lián)的電路，其功率因數(shù)為 <三>無功功率測控電路總體設(shè)計思路 該無功補償器是以無功功率為判斷依據(jù)。如何進行無功補償？設(shè)定系統(tǒng)所需要到達的無功功率要求，通過對系統(tǒng)的無功功率的檢測，并以此作為是否補償無功的標準。處理所采集的數(shù)據(jù)。顯示當前系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)，如何保護補償裝置？怎樣處理高壓和低壓的電氣連接所產(chǎn)生的干擾和抑制諧波？重點就是如何測量無功功率，如何投切電容？總的解決方法是將

15、無功補償分為三個組成局部，功率因數(shù)自動調(diào)節(jié)器——執(zhí)行機構(gòu)——調(diào)節(jié)對象 該無功設(shè)計思路：通過互感器采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過組合電路對電壓與電流的過零比擬產(chǎn)生其相對落后時間查 差，送入單片機，進行分析，計算，判斷，對執(zhí)行機構(gòu)進行控制無功的投入與切除。這樣就可以實現(xiàn)對負載的無功補償。 該無功補償器為單相補償。 3.1 無功功率補償原理圖 無功檢測 電容組 負載 為單環(huán)閉合回路，當設(shè)定參數(shù)那么可以自動調(diào)節(jié)無功功率，無功檢測的數(shù)據(jù)與設(shè)定值的比擬結(jié)果斷定電容組的投切。 3.3無功補償?shù)目驁D： 電壓傳感器 A/D轉(zhuǎn)換 單片機 開關(guān)投切控制電路 電容組

16、投切 光隔離復合開關(guān) 電流傳感器 功率檢測電路 顯示 EEPROM <四> 硬件電路的設(shè)計 硬件電路分為三大塊：采樣系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，執(zhí)行系統(tǒng)。分別分擔各自的必要功能并構(gòu)成一個完整的無功補償電路。 4..1采樣系統(tǒng) 該無功補償器是以無功功率為判斷依據(jù)而進行無功的投切。無功補償器關(guān)鍵在對無功功率的采集，樣無功功率因數(shù)。 4.1.1 功率因數(shù)的測量 信號調(diào)理電路的設(shè)計 信號調(diào)理電路主要完成強電信號與弱電信號之間的隔離和變換，該電路包括互感器信號轉(zhuǎn)換電路、 1)互感器信號轉(zhuǎn)換電路 選擇帶8位的A／D轉(zhuǎn)換器，其A／D轉(zhuǎn)換的域值電壓為3．3 V

17、，其最大轉(zhuǎn)換時間為。因此對于選擇的交流傳感器，其采樣精度應(yīng)與選擇帶8位的A／D轉(zhuǎn)換器采樣精度相匹配。另外，電壓、電流傳感器的功用主要在于從主電路上適當?shù)闹坊蚬?jié)點處對其電壓或電流值進行采樣，并將控制電路與主電路進行隔離。因此，傳感器的選取就要考慮到主電路及控制電路的電壓(或電流)等級。對于容量為100 kvar，電壓等級為380 V／220 V的三相靜止補償器，所需的電流參數(shù)為系統(tǒng)對電網(wǎng)的輸出無功電流參數(shù)，因此，選用北京星格公司研制的精密電壓傳感器SPT304和精密電流傳感器SCT260 SH304是一款電壓輸出型精密電壓傳感器，其額定輸人為380 V，額定輸出為1．25 V，線性范圍為0～

18、450 V，最大輸人電壓為570 V，精度為0．2％(一40°～+75°)，相移5度 SCT2601是一款電流輸出型精密電流互感器，其額定輸人為600 A，額定輸出為100 mA，線性范圍為0～720 A，非線性度≤0．1％ ，相移0．5。(補償前)。使用電路如圖2所示，互感器副邊電路為電流／電壓變換電路，調(diào)節(jié)圖中反應(yīng)電阻R和r的值可得到所需的電壓輸出(一1．25 V～+1．25 V)：電容C2是400至1 000 pF的小電容，用來去耦、濾波和相位調(diào)節(jié)。 2) 采集功率因數(shù)的電路 將比擬器輸出的兩路矩形波信號U1’和U2’經(jīng)與門74LS08相與，輸出波形再同U1’一起送異或門74LS8

19、6，其輸出波形即顯示了相位差角的大小〔圖2-1〕。然后將信號輸入89C51單片機的INT0口。 先通過軟件對存放器IE賦值，使INT0口關(guān)中斷。這是因為，定時器/計數(shù)器0檢測89C51的INT0口，通過定時器工作方式存放器TMOD來控制定時器/計數(shù)器0的工作方式和操作模式，通過定時器控制存放器TCON來控制它們的工作狀態(tài)。由于程序需要當INT0腳由低電平變?yōu)楦唠娖綍r，定時器/計數(shù)器0開始計時，為了消除外部干擾，須先將INT0口關(guān)中斷。 定時器/計數(shù)器0選擇工作方式一，將定時器工作方式存放器TMOD中GATE位置位，C/T位清零；將定時器控制存放器TCON中TR0位置位；并將中斷允許存放器I

20、E中EX0位清零。這樣，由于電壓信號和電流信號經(jīng)過一個異或門，當電壓首先過零而電流未過零時，INT0口就會由低電平跳變?yōu)楦唠娖?，定時器0同時開始計時；當滯后的電流也過零時，INT0口又由高電平跳變?yōu)榈碗娖?，定時器0停止計時。隨后，程序?qū)⒂嫊r值送至指定單元。為提高檢測精度，又不使計數(shù)器溢出，程序連續(xù)紀錄4個矩形波的時間，算得平均值作為檢測值t。 圖2-1 由于國家電力系統(tǒng)規(guī)定工頻〔50Hz〕下工作，單片機的晶振頻率也可知，那么就可以求出電壓或電流一個變化周期所對應(yīng)的定時器的計數(shù)值T。由 可知，t由單片機定時器/計數(shù)器0計時獲得。而cos可

21、通過事先在單片機內(nèi)輸入與cos相對應(yīng)的數(shù)表，從而查詢?nèi)〉谩? 單片機算出cos的值后送七段數(shù)碼管顯示，同時與設(shè)定的功率因數(shù)值相比擬，開始可控硅調(diào)節(jié)。 ① 電壓和電流的采集 原母線的電壓和電流經(jīng)過電壓、電流互感器降低了。而顯示需要原始值，這需要軟件計算。將互感器的數(shù)據(jù)值經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換，送到單片機，再由單片機輸出。 3〕控制系統(tǒng)電路的設(shè)計 選取MCS-51單片機作為主控芯片,選取ADC0809進行模數(shù)轉(zhuǎn)換 ① A/D轉(zhuǎn)換的步驟 A. 采樣-保持 為了能不失真的恢復原模擬信號，采樣頻率應(yīng)不小于輸入模擬信號的頻譜中最高頻率的兩倍，這就是采樣定理，即 由于A/D轉(zhuǎn)換

22、需要一定的時間，所以在每次采樣結(jié)束后，應(yīng)保持采樣電壓在一段時間內(nèi)不變，直到下一次采樣的開始。實際中采樣-保持是做成一個電路。 B. 量化與編碼 模擬信號經(jīng)采樣-保持電路后，得到了連續(xù)模擬信號的樣值脈沖，他們是連續(xù)模擬信號在給定時刻上的瞬時值，并不是數(shù)字信號。還要把每個樣值脈沖轉(zhuǎn)換成與它幅值成正比的數(shù)字量。 以上為A/D轉(zhuǎn)換的一般步驟，在本電路中由ADC0809芯片完成。 ADC0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu) ② 存儲器和看門狗局部 在本設(shè)計中，需要設(shè)定的參數(shù)值，為了保證掉電后數(shù)據(jù)不喪失。有兩種電路可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的非易失性保存。 a. 選用靜態(tài)的RAM，這種結(jié)構(gòu)

23、占用較多的軟硬件資源，不宜采用。 b. 使用串行的EEPROM作為數(shù)據(jù)存儲器，串行EEPROM具有很強的抗干擾能力，并且與單片機接口比擬簡單.因為本設(shè)計需要寫入的數(shù)據(jù)量比擬少，采用了性價比高的的X5045， c. 為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性還用到了它的看門狗定時器功能。4)外部看門狗電路在單片機中，由于外部干擾或硬件設(shè)備故障，常常出現(xiàn)程序跑飛問題。為解決這個問題，單片機中常采用看門狗(WATCH DOG)。，為保證系統(tǒng)在強干擾下更加可靠地運行，系統(tǒng)設(shè)計了一個外部看門狗電路。系統(tǒng)工作時，內(nèi)外部看門狗電路假設(shè)能同時啟開工作，將使系統(tǒng)對于突發(fā)干擾造成的死機問題更容易解決，并可防止CPU死機后導致內(nèi)

24、部看門狗電路不能正常工作的情況 存儲電路設(shè)計 由于系統(tǒng)需要存儲較大數(shù)量的歷史數(shù)據(jù)，其中僅整點數(shù)據(jù)就有90 k字節(jié)的容量，故需要大容量的數(shù)據(jù)存儲器 顯示功能 4〕無功功率補償?shù)膱?zhí)行系統(tǒng) 單片機輸出構(gòu)成控制電路，其執(zhí)行由光電組合開關(guān)和繼電器構(gòu)成，因為對電容器的控制就會有低壓和高壓接觸，那樣會產(chǎn)生很大的干擾，通過光電控制就會很大程度降低干擾。但是由于頻繁的操作很容易使器件損壞。 設(shè)計投切的思路是六個電容器循環(huán)投切，并且先投的先斷開。這樣可以合理投切控制電容器，這樣防止了發(fā)生有的電容器長時間閑置而有的那么一直處于工作狀態(tài)，這樣可以延長器件的壽命

25、，節(jié)約本錢。 ① 補償電容的計算 =P〔tg?1-tg?2〕= ② “振蕩投切〞現(xiàn)象的解決方案： 無功的投切是根據(jù)無功功率的大小與設(shè)定值比擬的結(jié)果而定。當投一組電容器時后測得的無功功率大于所設(shè)的無功功率的上限時，控制系統(tǒng)便要切除一組電容器，但是切除一組電容器后測得的無功功率又低于所設(shè)無功功率的下限，這樣控制系統(tǒng)就要投入一組電容器。這樣循環(huán)下去便形成投切震蕩現(xiàn)象，投切震蕩有很大危害，不僅造成器件反復高頻率投切，而且會對電力系統(tǒng)供電不穩(wěn)定。 “振蕩投切〞現(xiàn)象的產(chǎn)生與電容器分組大小、負荷情況、投切時間有關(guān)?！把h(huán)投切〞那么要求每組電容器的容量大小相等，只有這樣才能保證每組電容器有相等

26、的使用概率。嚴格地消除“振蕩投切〞必須實現(xiàn)無功負荷的無級M嘗，而這與“循環(huán)投切〞的條件是矛盾的。粗略地看，電容器分組越多，每組容量越小，就越能精確跟蹤無功負荷的變化;但如果分組過多，不僅經(jīng)濟本錢增加，體積增大，安裝、調(diào)試難度增大;而且跟蹤時間加長，實時性變差;在大局部時間內(nèi)，電容器沒有充分工作，造成資源浪費。解決方法：在六個電容器中選擇第六個電容器的容量為其他五個的一半，當檢測到連續(xù)兩次發(fā)生投切震蕩時先投入第六個電容器。下一次的投切之前先投切第六個電容器。這樣就可以防止長時間的投切震蕩。 ③ 消除浪涌和抑制諧波 按功率自動投切電容器組，由于操作比擬頻繁，因而必須考慮投切電容器的濫用電流

27、和電容器的過電壓，對投切電容的過電壓， 如果電容器不串聯(lián)附加電抗器，又僅僅依靠線路本身的感抗，浪涌電流系數(shù)就很大，當串聯(lián)電抗時，降低了該系數(shù)的大小，顯然降低了電容器故障時的短路電流，在補償電容器電路中串聯(lián)電抗器除了可以減少接通電容器時的浪涌電流和減少并聯(lián)電容器組中個別電容器故障造成的危害外，還可以消除電網(wǎng)中同時接有可控硅變流裝置和補償電容器器時產(chǎn)生的并聯(lián)諧振及諧波電流的危害。 無功負荷的數(shù)學分析是尋求在滿足補償標準前提下的最正確電容器組數(shù)，使得操作次數(shù)最少。 5〕總電路圖 <五> 輔助功能的設(shè)計 無功補償控制器是一種強弱電并存的儀器，可靠性對控制器來說至關(guān)

28、重要，惡劣的工作環(huán)境，嚴重的噪聲環(huán)境等都將嚴重影響控制器的可靠性，為了提高其對惡劣環(huán)境的適應(yīng)，保證控制器的正常運行，必須考慮控制器的抗干擾問題。如何提高可靠性和抗干擾能力是本設(shè)計一個非常重要的方面，應(yīng)從軟、硬件兩個方面采取措施，保證其長期可靠運行。 5.1.1 硬件抗干擾設(shè)計 1) 電源的抗干擾措施 實踐說明，系統(tǒng)失效和硬件損壞是由各種干擾引起的而90%左右的干擾源來自電源。可見這種來自電源的干擾對系統(tǒng)的影響相當大。目前有以下幾種電源可供選擇: ①阻容分壓式: 采用簡單的電阻電容分壓、濾波。這種電源穩(wěn)定性能差、電源波動大、帶負載能力小、電網(wǎng)干擾極易串入。 ②開關(guān)電源: 這種電源穩(wěn)壓性

29、能好、穩(wěn)波小、但本錢較高且對外界電網(wǎng)的干擾也嚴重。 ③線性電源:這種電源穩(wěn)壓性能好、隔離特性好，價格適中。電源板上所采取的抗干擾措施在電源設(shè)計局部已作詳細介紹(如加壓敏電阻，雙繞組扼流圈，瞬變電壓抑制器等)這里不再贅述。 2) 電路中加光電隔 開關(guān)量輸入輸出通道和模擬量輸入輸出通道，都是干擾串入的渠道，要切段這條渠道，就要去掉對象與輸入輸出通道之間的公共地線，實現(xiàn)彼此電隔離以抑制干擾脈沖，所以在驅(qū)動電路與開關(guān)量反應(yīng)電路中我們增加了光電隔離電路。光電禍合器的輸入輸出局部必須分別采用獨立的電源，如果兩端共用一個電源，那么光電禍合將失去意義。 開關(guān)量輸入電路接入光電禍合器后，由于光電藕合

30、器的抗干擾作用，使夾雜在輸入開關(guān)量中的各種干擾脈沖都被擋在輸入回路的一邊。另外，光電禍合器還起到很好的保 障作用，因為光電禍合器的輸入輸出回路之間可耐很高的電壓，有些光電禍合為可達1000V，甚至更高。 3) 布線布局上的抗干擾設(shè)計 ①電源局部，數(shù)字電路和模擬電路分開。 ②印刷電路板應(yīng)有良好的絕緣，絕緣電阻大于10"n。在電路設(shè)計，必須嚴格保證強電與弱電的隔離，除了電路有直接連接外，100V以上的強電印刷布線與弱電印刷布線距離應(yīng)大于4-5mm。數(shù)字地與模擬地分開。 ③在每個印刷電路板入口處的電源線和地線之間并接退禍電容。并接的電容一般為一個大容量的電解電容(l OgF- 100pF

31、)和一個0.01 gF-0.1 gF的非電解電容。 ④除了要根據(jù)電流大小，盡量加大導線寬度外，采取使電源線、地線走向與數(shù)據(jù)線傳遞方向一致，有助于增強抗噪聲的能力。 ⑤對印刷板上容易接受干擾的信號線不能與能夠產(chǎn)生干擾或傳遞干擾的線路長距離范圍內(nèi)平行鋪設(shè)。必要時在它們之間設(shè)置一根地線，以實現(xiàn)屏蔽。所以合理的接地且減少地電阻也是非常必要的。 ⑦不要在印刷板上留下空白銅箔層，因為它們可充當發(fā)射天線或接收天線，因此可將它們接地以減少電磁干擾。 5.1.2 軟件抗干擾 硬件抗干擾的目的是盡可能的切斷干擾進入控制器的通道，但是由于干擾存在的隨機性，尤其此控制器工作的環(huán)境比擬惡劣，盡管采取了硬

32、件抗干擾，但并不能將各種千擾完全拒之門外，所以在編程方面，采用各種軟件抗干擾，與硬件抗干擾相結(jié)合，可大大的提高工作的可靠性。 5.2 濾波器抗干擾 單調(diào)諧諧波館波裝置 交流濾波裝置交流濾波裝置通常有單調(diào)諧和高通濾波器兩種形式，如下圖。 其中:a圖為單調(diào)諧交流濾波器，b圖為高通濾波器 對于低次的諧波電流，分別選定次數(shù)設(shè)置單調(diào)諧濾波器;對于更高的諧波次數(shù)，一般選用一組高通濾波器。單調(diào)諧濾波器中的電容主要承受兩種頻率的鼓勵的作用，一個是電網(wǎng)基波頻率電壓，另一個是調(diào)諧頻率電流。同樣，電抗器也受到這兩種頻率的鼓勵作用。那么電容容量為: 電抗器的大小為 過濾諧波很好的減少干擾，使

33、無功補償更穩(wěn)定的工作。 <六> 軟件設(shè)計 6.1軟件大體包括以下幾個程序模塊：定時檢測脈沖寬度〔功率因數(shù)和無功功率〕，采集電壓電流數(shù)據(jù)并進行處理，顯示，生成加減循環(huán)控制投切脈沖。 系統(tǒng)初始化 主程序開始 系統(tǒng)無功計算 過零 過流 過壓 適宜 取采樣 脈沖封鎖 程序結(jié)束 參考文獻 1.基于MSP430系列單片機的智能無功補償控制器 陳茂勇 郭西進 2. 關(guān)于低壓無功補償裝置的探討 余兆榮 陳曦 3. 配電系統(tǒng)無功補償技術(shù)方案比擬

34、 王 強 聶軍 4.電網(wǎng)功率因數(shù)的測量及無功自動補償控制 劉駿躍 5.測控系統(tǒng)原理與設(shè)計 孫傳友 孫曉斌 6. 單片機原理實用教程〔基于Proteus 虛擬仿真〕 徐愛鈞 致謝 在畢業(yè)設(shè)計的過程中，龍從玉老師給予了我極大的幫助。在畢業(yè)設(shè)計開題報告會中，羅明璋老師給我提出了珍貴的建議。因此，我在此向他們致以衷心的感謝。還有我所用到參考文獻的作者陳茂勇，郭西進，余兆榮，陳曦，王 強，聶軍，劉駿躍，孫傳友，孫曉斌，徐愛鈞等也要一并感謝。