基于DSP的谐波与无功补偿装置的研究与设计

论文摘要

目前电力系统中负荷功率因数偏低而且谐波污染也比较严重,这些问题都严重影响着电网的电能质量。针对这种情况提出了采用有源和无源相结合的无功与谐波自动补偿装置提高负荷功率因数,滤除谐波。讨论了无功与谐波自动补偿装置的基本原理及其构成,重点研究无源部分的无功和谐波补偿的相关问题。为满足实时补偿的应用要求,采用了实时傅里叶算法计算谐波电流与瞬时无功功率。对现有的主要TSC控制策略进行了讨论和简要的评价,并提出了改进的基于无功功率的投切控制策略和具体的投切原则,使无功补偿控制更为精确。设计了基于TMS320F2812的全数字化控制系统,完成了无源网络的系统主电路和控制电路的设计,根据控制算法设计了控制系统程序,设计了基于CAN总线的通信网络和基于PIC16F690单片机的键盘显示系统的硬件和软件,并利用Matlab7.0仿真软件对主电路进行了仿真研究。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 无功补偿现状
• 1.3 国内外低压无功补偿装里的发展现状
• 1.4 无功与谐波自动补偿装置介绍
• 1.4.1 装置的主体结构
• 1.4.2 装置的技术指标
• 1.4.3 装置的补偿原理
• 1.4.4 装置控制系统的组成
• 1.5 本文的研究内容
• 第二章 无源网络的主电路结构及参数设计
• 2.1 无源网络的主电路结构
• 2.2 LC滤波器的基本原理和结构
• 2.3 晶闸管投切电容器TSC的基本原理
• 2.4 无源网络主电路参数设计
• 2.4.1 调谐滤波器的参数设计
• 2.4.2 投切电容值及串联电抗器的参数设计
• 第三章 无源网络控制系统硬件设计
• 3.1 无源网络控制系统结构
• 3.2 DSP控制器TMS320F2812
• 3.3 信号调理电路及AD转换模块
• 3.3.1 电压电流传感器
• 3.3.2 信号调理电路
• 3.3.3 ADC模块功能
• 3.3.4 转换方式的工作原理
• 3.4 晶闸管驱动电路
• 3.4.1 DSP驱动控制信号电路
• 3.4.2 过零触发电路
• 3.5 CAN接口电路
• 3.6 波形周期捕获电路
• 3.7 存储电路
• 3.8 键盘与显示电路
• 3.8.1 日历时钟电路
• 3.8.2 驱动显示电路
• 3.8.3 按键输入电路
• 3.9 保护电路
• 3.10 复位电路
• 3.11 电源电路
• 第四章 无源网络控制系统算法及控制方式
• 4.1 谐波分析理论
• 4.1.1 谐波分析算法的理论依据
• 4.1.2 谐波电流检测
• 4.2 控制系统算法
• 4.2.1 假定被测量为纯正弦量的理想采样值时的算法
• 4.2.2 全波傅立叶算法
• 4.2.3 半周傅立叶算法
• 4.2.4 有功功率、无功功率和功率因数计算
• 4.3 无源网络控制方式
• 4.3.1 时间控制
• 4.3.2 电压控制
• 4.3.3 电流控制
• 4.3.4 功率因致控制
• 4.3.5 无功功率控制
• 4.3.6 电容器的投切原则
• 第五章 无源网络控制系统软件设计
• 5.1 软件开发环境简介
• 5.2 DSP软件功能模块
• 5.3 A/D采样程序设计
• 5.4 24C16读写控制程序设计
• 2C通信规约'>5.4.1 I²C通信规约
• 5.4.2 24C16读写程序
• 5.5 双向晶闸管控制程序设计
• 5.5.1 控制测试程序
• 5.5.2 SPI测试程序
• 5.5.3 双向晶闸管系统控制程序
• 5.6 显示程序设计
• 第六章 无源网络仿真分析
• 第七章 全文总结
• 附录A
• 附录B
• 附录C
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集