华北水利水电大学研究生论文答辩PPT.ppt

本文分析研究了无功补偿的原理，介绍了国内外无功补偿的现状与发展趋势，并根据现有无功补偿装置的优缺点，给出了一种新型无功补偿装置—EPWM斩控式无功补偿装置。EPWM斩控式无功补偿装置应用静止无功补偿器原理，使用新型电力电子器件IGBT组成的斩控调压电路搭建了无功补偿装置的主电路，利用等脉宽调制技术来控制IGBT的导通和关断，使用AT89C51单片机系统和8253计数器对电网无功功率进行实时监测，并根据单片机系统的自寻优无功补偿算法对电力系统进行合理的动态无功补偿。文中根据搭建出的电路结构，对EPWM斩控式无功补偿装置的原理进行了分析和计算，在MATLAB中的Simulink平台下对它的主电路搭建了模型并进行了相应的模拟仿真。仿真结果表明EPWM斩控式无功补偿装置操作方便、响应速度快，谐波量小易消除，满足系统无功补偿动态的要求。 无功补偿自寻优控制原理图如图3-3所示 EPWM斩控式无功补偿装置硬件电路 4 EPWM斩控式无功补偿装置硬件电路 EPWM斩控式无功补偿装置主电路 无功极性和功率因数角检测电路 单片机系统 EPWM斩控式无功补偿装置硬件电路 4 EPWM斩控式无功补偿装置硬件电路 EPWM斩控式无功补偿装置的硬件电路如图4-1所示 图 4-1 EPWM斩控式无功补偿电路的硬件电路框图 由图可知 EPWM斩控式无功补偿装置是由主电路和单片机系统等组成。主电路开关器件选择IGBT二极管，单片机系统采用ATMEL公司生产的AT89C51型号的芯片。主电路用来产生不同极性和大小的无功功率，单片机系统用来检测无功极性和大小以及产生EPWM信号和实现自寻优控制无功补偿方式。 EPWM斩控式无功补偿装置硬件电路 4 EPWM斩控式无功补偿装置硬件电路 4 EPWM斩控式无功补偿装置主电路 EPWM斩控式无功补偿装置主电路如图4-2所示，它采用全控型器件IGBT作为开关器件，由单相交流电源、二极管、脉冲发生器、RLC负载、补偿电容器等部分组成。 图 4-2 EPWM斩控式无功补偿电路主电路图 EPWM斩控式无功补偿装置硬件电路 4 在上图中 V1 和 V2 是电力电子器件 IGBT，VD1 、VD2 、VD3、VD4为二极管，C为补偿电容器，为电感元件等效负载(因为实际上电感本身有内阻)。VD1的作用是防止V1在电压电压负半周导通，VD2的作用是在电源电压的负半周做极性开关，VD3的作用是防止V2 在电源电压的正半周导通，VD4的作用是在电源电压的正半周做极性开关。 EPWM斩控式无功补偿装置硬件电路 4 无功极性和功率因数角检测电路 无功功率极性和功率因数角检测电路如图4-3所示。 图 4-3 电网无功功率极性和功率因数角检测电路 EPWM斩控式无功补偿装置硬件电路 4 电源电压和电源电流信号转换成脉冲信号的具体转换过程如图4-4所示 。 图 4-4 相位差脉宽信号转换过程波形图 EPWM斩控式无功补偿装置硬件电路 4 用电压互感器和电流互感器把电源电压信号和电流信号分别同比例缩小为可处理的交流电压弱信号，然后通过用运放搭建的过零比较器将电源电压和电网电流分别转换为相应的脉冲信号。选择电压比较器LM339内的两个比较器分别作为电网电压和电网电流的过零比较器。电压信号和电流信号分别接两个比较器的同相输入端，并将比较器的反相输入端接地，即构成需要的过零器。把通过过零比较器得到的电源电压和电源电流对应的脉冲信号相异或，就得到了它们的相位差信号。把测得的电压和电流对应的脉冲信号及相位差信号分别送到单片机中，经过汇编程序的运行分析，实现无功极性的判断和功率因数角的检测。 EPWM斩控式无功补偿装置硬件电路 4 单片机系统 单片机系统由单片机AT89C51、振荡电路、复位电路以及定时/计数器8253模块电路组成，用于完成无功功率检测，无功极性检测、控制EPWM脉冲生成和自寻优无功补偿控制。 自寻优控制系统的软件实现 5 编程语言的选择 自寻优控制系统的主流程图 自寻优控制系统的程序设计 自寻优控制系统的软件实现 5 编程语言的选择 　 自寻优控制系统的软件设计是EPWM斩控式无功补偿装置的关键，它关系到电网无功信号的准确测量和动态补偿。 　 单片机编程语言常用的有两种，一种是汇编语言，另一种是C 语言。C 语言是一种结构化语言，在大多数情况下其机器代码生成效率和汇编语言相当。汇编语言的机器代码生成效率很高，汇编语言的开发效率高，可以充分地利用片内的资源。具有直接和硬件打道、执行代码的效率高等特点，可以做到C语言所不能做到的一些事情，例如对时钟