基于ARMT的电网功率因数调节仪的研究

论文摘要

随着我国对电力要求及用电效率的要求提升,使得功率因数调节技术成为电力电子领域的一个重要研究方向。随着集成电路的不断发展和数字信号处理技术的不断成熟,数字信号处理与功率因数调节技术的结合逐渐成为电力电子领域的研究热点之一。电网功率因数调节仪是用于电网参数测量和功率因数控制的电子式监控仪表,能够集中测量、计算并显示电网中电压、电流、功率因数、电流畸变因子等多种参数；能够通过用户的设置自动或手动以投切电容的方式调整功率因数。随着电力系统自动化水平的日益提高,电力参数的准确测量和功率因数的调节对于实现电网经济运行和节能具有重大意义。本文以高速嵌入式ARM7芯片作为核心处理单元,设计并研制了电网功率因数调节仪。并对交流采样各种算法做了深入的分析研究,提出了提高测量功率因数精度的窗函数插值补偿算法,对FFT算法进行了优化处理,并应用于电网功率因数调节仪系统中,取得了满意的效果。同时,设计了交流采样,报警,存储数据,键盘和电容投切的硬件电路和算法,实现了对电网功率因数的实时调节。在此基础上,该仪器能对参数实时显示,参数可由用户方便设置,加强了系统的人机交互能力。该电网功率因数调节仪在电力系统中具有良好的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 电网功率因数调节仪简介
• 1.2 电参量测量技术综述
• 1.2.1 时分割式功率、电压、电流测量技术
• 1.2.2 数字采样式功率、电压、电流测量技术
• 1.2.3 数字采样测量技术中主要方法介绍
• 1.3 数字信号处理在电参量测量中的应用
• 1.3.1 基于傅立叶变换时域分析方法
• 1.3.2 小波变换分析方法
• 1.3.3 其他分析方法
• 1.4 补偿技术介绍
• 1.4.1 无功补偿和提高功率因数的意义
• 1.4.2 几种无功补偿的措施
• 1.5 采样测量方法的发展现状与应用中存在的问题
• 1.5.1 采样测量方法的发展现状
• 1.5.2 采样测量方法在应用中存在的问题
• 1.6 本文所要研究的主要内容及大纲
• 第二章 电网功率因数调节仪的系统设计
• 2.1 总体设计
• 2.2 硬件电路设计
• 2.2.1 设计中主要使用的芯片
• 2.2.2 硬件电路框图
• 2.3 软件设计
• 2.3.1 软件功能框图
• 2.3.2 软件流程框图
• 2.3.3 集成开发环境
• 2.3.4 编程语言选择
• 2.3.5 程序要点说明
• 第三章 算法的研究与实现
• 3.1 电网电参量测量基本原理
• 3.2 准同步采样算法分析
• 3.2.1 准同步采样的基本方法及其物理意义
• 3.2.2 算法特性
• 3.2.3 小结
• 3.3 总电流的有效值的计算
• 3.4 功率因数cosφ的计算
• 3.4.1 窗函数的选择
• 3.4.2 插值算法
• 3.4.3 算法仿真
• 3.4.4 小结
• 3.5 电流畸变因子的计算
• 3.6 算法的优化
• 3.7 软件抗干扰措施
• 第四章 人机交互设计
• 4.1 页面设计
• 4.1.1 电流互感器初级电流的设置
• 4.1.2 电容器额定电流的设置
• 4.1.3 连接相位的选择
• 4.1.4 投切方案的选择
• 4.1.5 cosφ的设定
• 4.1.6 电流畸变因子的设定
• 4.1.7 连接时间的设定
• 4.1.8 安全时间的设定
• 4.2 报警设计
• 4.3 投切设计
• 4.3.1 手动投切设计
• 4.3.2 自动投切设计
• 第五章 代码优化及调试
• 5.1 程序的代码优化
• 5.2 系统软硬件调试
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 附件