開(kāi)題報(bào)告----低壓無(wú)功補(bǔ)償控制器設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　開(kāi) 題 報(bào) 告</p><p>　　課 題 名 稱 低壓無(wú)功補(bǔ)償控制器設(shè)計(jì) </p><p>　　系　 別 </p><p>　　專 業(yè) 班

2、 </p><p>　　姓　 名　 </p><p>　　評(píng) 分 </p><p>　　導(dǎo) 師（簽名） </p><

3、;p>　　低壓無(wú)功補(bǔ)償控制器設(shè)計(jì)</p><p><b>　　開(kāi)題報(bào)告</b></p><p><b>　　1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀</b></p><p>　　早期的無(wú)功補(bǔ)償裝置為同步調(diào)相機(jī)和并聯(lián)電容器。同步調(diào)相機(jī)可理解為專門用來(lái)產(chǎn)生無(wú)功功率的同步電機(jī)，可根據(jù)需要控制同步電機(jī)的勵(lì)磁，使其工作在過(guò)勵(lì)磁或欠勵(lì)磁的狀態(tài)下，從而發(fā)

4、出大小不同的容性或感性無(wú)功功率，因此同步調(diào)相機(jī)可對(duì)系統(tǒng)無(wú)功進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。但是它屬于旋轉(zhuǎn)設(shè)備，運(yùn)行中的損耗和噪聲都比較大，運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜，成本高，且響應(yīng)速度慢，難以滿足快速動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)囊?。并?lián)電容器簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，靈活方便，但其阻抗固定，不能跟蹤負(fù)荷無(wú)功需求的變化即不能實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)功功率的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。</p><p>　　隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，近幾年出現(xiàn)了多種電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償新技術(shù)。電力電子技術(shù)是無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的基礎(chǔ)，電力電子器

5、件向快速、高電壓、大功率發(fā)展，使采用電力電子器件的無(wú)功補(bǔ)償從根本上改變了交流輸電網(wǎng)過(guò)去基本只依靠機(jī)械型、慢速、間斷及不精確的控制的局面，從而為交流輸電網(wǎng)提供了空前快速、連續(xù)和精確的控制以及優(yōu)化潮流功率的能力。隨著電力電子器件的發(fā)展，無(wú)功補(bǔ)償控制器在其性能和功能上也出現(xiàn)不同的發(fā)展階段。無(wú)功補(bǔ)償控制器己由基于SCR的靜止無(wú)功補(bǔ)償器（Static Var Compensator-SVC）、晶閘管控制串聯(lián)電容補(bǔ)償器（Thyristor Cont

6、rolled Series Compensator-TCSC）發(fā)展到基于GTO的靜止無(wú)功發(fā)生器（Static Var Generator-SVG）、靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器（StaticSynchoronous Series Compensator-SSSC）、統(tǒng)一潮流控制器（Unified Power FlowController-UPFC）、可轉(zhuǎn)換靜止補(bǔ)償器（Convertible Static Compensator-CSC）等。<

7、;/p><p>　?。?）靜止無(wú)功補(bǔ)償器（SVC）</p><p>　　早期的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置是飽和電抗器（Saturated Reactor-SC）型，1967年英國(guó)GEC公司制成了全世界上第一批飽和電抗器型SVC。飽和電抗器與同步調(diào)相機(jī)相比，具有靜止型的優(yōu)點(diǎn)，響應(yīng)速度快，但因其鐵心需磁化到飽和狀態(tài)，因而損耗和噪聲都很大，而且存在非線性電路的一些特殊問(wèn)題，所以未能占據(jù)靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置的主流。

8、由于使用晶閘管的SVC具有優(yōu)良的性能，所以十多年來(lái)占據(jù)了靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置的主導(dǎo)地位。因此，SVC一般專指使用晶閘管的靜補(bǔ)裝置。</p><p>　　SVC是利用晶閘管作為固態(tài)開(kāi)關(guān)來(lái)控制接入系統(tǒng)的電抗器和電容器的容量，從而改變輸電系統(tǒng)的導(dǎo)納。按控制對(duì)象和控制方式不同，分別稱之為晶閘管控制電抗器（Thyristor Control Reactor-TCR），晶閘管投切電容器（Thyristor Switch Capa

9、citor-TSC）以及這兩者的混合裝置（TCR+TSC），TCR與固定電容器（Fixed Capacitor-FC）配合使用的靜止無(wú)功補(bǔ)償器（TCR+FC）和TCR與機(jī)械投切電容器（Mechanically Switch Capacitor-MSC）配合使用的裝置（TCR+MSC）。</p><p>　　（2）靜止無(wú)功發(fā)生器（SVG）</p><p>　　靜止無(wú)功發(fā)生器（SVG）也稱為靜

10、止調(diào)相機(jī)（Static Condenser-STATCON），靜止同步補(bǔ)償器（Static Synchronous Compensator-STATCOM）、新型靜止無(wú)功發(fā)生器（Advanced Static Var Generator-ASVG）。其分為電壓型橋式電路和電流型橋式電路兩種類型。</p><p>　　電壓型橋式電路，其直流側(cè)采用電容作為儲(chǔ)能元件，交流側(cè)通過(guò)串聯(lián)電抗器并入電網(wǎng)；電流型橋式電路，直流側(cè)

11、采用電感作為儲(chǔ)能元件，交流側(cè)并聯(lián)上電容器后接入電網(wǎng)。迄今投入實(shí)用的SVG大都采用電壓型橋式電路，因此SVG往往專指采用自換相的電壓型橋式電路作為動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)难b置。</p><p>　?。?）統(tǒng)一潮流控制器（UPFC）</p><p>　　將SVG中與電網(wǎng)并聯(lián)的電壓器改為與電網(wǎng)串聯(lián)的變壓器，就成為靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器（Static Synchoronous Series Compensato

12、r-SSSC），它能實(shí)現(xiàn)對(duì)線路潮流的快速控制。把一臺(tái)SVG與一臺(tái)SSSC的直流側(cè)通過(guò)直流電容禍合，就構(gòu)成了統(tǒng)一潮流控制器UPFC。SVG與SSSC既可配合使用也可解藕獨(dú)立運(yùn)行。</p><p>　?。?）可轉(zhuǎn)換靜止補(bǔ)償器（CSC）</p><p>　　由紐約電力局NYPA與EPRI專家共同建議，并聯(lián)合西屋公司和PTI合作研究的可轉(zhuǎn)換靜止補(bǔ)償器（CSC）是強(qiáng)功能新型控制器。正在安裝中的美國(guó)M

13、arcy變電站中的CSC由多個(gè)同步電壓源逆變器構(gòu)成，可同時(shí)控制2條以上線路潮流（有功、無(wú)功）、電壓、阻抗和相角，并能實(shí)現(xiàn)線路間功率轉(zhuǎn)換。其實(shí)質(zhì)是一種UPFC的多重組合。</p><p>　　2 課題研究的目的和意義</p><p>　　近年來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)GDP（國(guó)民生產(chǎn)總值）的不斷增長(zhǎng)，我國(guó)的電力工業(yè)也有了長(zhǎng)足的發(fā)展。同時(shí)電力網(wǎng)中的無(wú)功問(wèn)題也已逐漸引起人們的廣泛關(guān)注，這是由于隨著電力

14、電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種電力電子裝置在電力系統(tǒng)、工業(yè)、交通及家庭中的應(yīng)用日益廣泛。而大多數(shù)電力電子裝置的功率因數(shù)很低，它們所消耗的無(wú)功功率在電力系統(tǒng)所輸送的電量中占有很大的比例。無(wú)功功率增加會(huì)導(dǎo)致電流的增大，設(shè)備及線路的損耗增加，導(dǎo)致大量有功電能損耗。同時(shí)使功率因數(shù)偏低、系統(tǒng)電壓下降。無(wú)功功率如果不能就地補(bǔ)償，用戶負(fù)荷所需要的無(wú)功功率全靠發(fā)、配電設(shè)備長(zhǎng)距離提供，就會(huì)使配電、輸電和發(fā)電設(shè)施不能充分發(fā)揮作用，降低發(fā)、輸電的能力，使電網(wǎng)的供電

15、質(zhì)量惡化，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)使系統(tǒng)電壓崩潰，造成大面積停電事故。</p><p>　　供電系統(tǒng)常由于感性負(fù)載過(guò)重，造成感性無(wú)功過(guò)大，電能質(zhì)量下降，功率因數(shù)過(guò)低。為提高電能質(zhì)量和功率因數(shù)，維護(hù)電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，常需在低壓側(cè)裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置。</p><p>　　據(jù)報(bào)道，我國(guó)平均每年因?yàn)闊o(wú)功分量過(guò)大造成的線損高達(dá)15%左右，折算成線損電量約為1200億千瓦時(shí)。假設(shè)全國(guó)電力網(wǎng)負(fù)載總功率因數(shù)為0

16、.85，采用無(wú)功補(bǔ)償裝置將功率因數(shù)從0.85提高到0.95時(shí)，則每年可以降低線損約240億千瓦時(shí)。近年來(lái)，隨著電網(wǎng)負(fù)荷的增加，對(duì)無(wú)功功率的要求也與日俱增。由于無(wú)功功率同有功功率一樣，是保證電能質(zhì)量不可分割的一部分。所以在電力系統(tǒng)中需要進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，這對(duì)電力系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行有著很重要的意義。</p><p>　　電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗主要是電感性的，因此，為了輸送有功功率，就要求送電端和受電端的電壓有一相位差

17、，這在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)；而為了輸送無(wú)功功率，則要求兩端電壓有一幅值差，這只能在很窄的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)。不僅大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)元件消耗無(wú)功功率，大多數(shù)負(fù)載也需要消耗無(wú)功功率。顯然，這些無(wú)功功率如果都要由發(fā)電機(jī)提供并經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離傳送是不合理的，通常也是不可能的。</p><p>　　合理的方法應(yīng)是在需要消耗無(wú)功功率的地方產(chǎn)生無(wú)功功率，即無(wú)功補(bǔ)償。</p><p>　　無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔弥饕幸韵聨c(diǎn)：<

18、;/p><p>　?。?）提高供用電系統(tǒng)及負(fù)載的功率因數(shù)，降低設(shè)備容量，減少功率損耗。</p><p>　?。?）穩(wěn)定受電端及電網(wǎng)的電壓，提高供電質(zhì)量。在長(zhǎng)距離輸電線中合適的地點(diǎn)設(shè)置動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置還可以改善輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高輸電能力。</p><p>　　（3）在電氣化鐵道中等三相負(fù)載不平衡的場(chǎng)合，通過(guò)適當(dāng)?shù)臒o(wú)功補(bǔ)償可以平衡三相的有功及無(wú)功負(fù)載。</p>

19、<p>　　3課題研究的主要內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)</p><p>　　本課題研究主要內(nèi)容：</p><p>　?。?）低壓無(wú)功補(bǔ)償控制器總的組成設(shè)計(jì)</p><p>　　（2）無(wú)功補(bǔ)償控制器系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）無(wú)功補(bǔ)償控制器系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　主要難點(diǎn)：&l

20、t;/b></p><p>　　（1）硬件電路抗干擾設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）軟件抗干擾設(shè)計(jì)</p><p><b>　　關(guān)鍵技術(shù)：</b></p><p>　?。?）低壓無(wú)功補(bǔ)償控制器總的組成設(shè)計(jì)</p><p>　　（2）無(wú)功補(bǔ)償控制器系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><

21、p>　　4 研究方法及技術(shù)途徑</p><p>　　本課題擬采用ATMEL公司推出的AVR系列單片機(jī)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。AVR系列單片機(jī)具有速度快（大多數(shù)指令執(zhí)行時(shí)間為單個(gè)時(shí)鐘周期，能夠達(dá)到1 MIPS/MHz的性能），內(nèi)存豐富（內(nèi)置EEPROM與ADC），價(jià)位低等優(yōu)點(diǎn)，且利用AVR單片機(jī)的捕捉功能可以簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確的計(jì)算出電網(wǎng)的周期和頻率。</p><p>　　設(shè)計(jì)擬上采用低

22、功耗CMOS技術(shù)，而且在軟件上有效支持C高級(jí)語(yǔ)言（用IAR系統(tǒng)的ICC90C編譯器編譯）及匯編語(yǔ)言（用AVR匯編器編譯）。因此選用性價(jià)比較高的AVR單片機(jī)系列中的ATmegal 6來(lái)進(jìn)行低壓無(wú)功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)，降低儀表的成本，便于該儀表的推廣利用，從而可以更大范圍的提高電網(wǎng)的供電質(zhì)量。</p><p><b>　　5 實(shí)施計(jì)劃</b></p><p><b&g

23、t;　　本學(xué)期：</b></p><p>　?。?） 15-16周 畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告及開(kāi)題答辯。</p><p>　?。?） 17-19周 無(wú)功補(bǔ)償控制器系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。</p><p>　?。?） 20-22周 無(wú)功補(bǔ)償控制器系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　下學(xué)期： </b></p

24、><p>　　（1） 1-3 周 綜合調(diào)試。</p><p>　?。?） 3-5 周 按規(guī)范格式和要求撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。</p><p>　?。?） 6 周 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文格式審查。</p><p>　　（4） 7周 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。</p><p><b>　　6 參考文獻(xiàn)</b></p&

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