無功功率補償控制器設計

無功功率補償控制器設計第一頁，共十七頁，2022年，8月28日2023/3/2主要內(nèi)容概括

論文分以下幾個部分：１引言２無功功率補償控制器實現(xiàn)的功能３系統(tǒng)的工作原理４系統(tǒng)組成５電路設計

6結(jié)論第二頁，共十七頁，2022年，8月28日2023/3/21引言

由于供電系統(tǒng)的負載呈現(xiàn)感性，致使供電系統(tǒng)電流和電壓產(chǎn)生相位差。隨著負載量的變化，電流和電壓相位差也產(chǎn)生變化。這樣不但使供電系統(tǒng)效率下降，造成電能浪費；還會影響到用電系統(tǒng)的性能和壽命。所以需要對供電網(wǎng)絡進行補償控制，以提高其性能?；诖怂枷胩岢隽吮驹O計----基于CPLD的功率因數(shù)補償控制器。第三頁，共十七頁，2022年，8月28日2023/3/22無功功率補償控制器實現(xiàn)的功能（1）輸入信號：兩路同頻（電流和電壓）、以電壓為基準，電流相對于電壓存在一個相位時間差的方波（正弦波）（2）自動檢測：兩路信號的相位時間差，同時顯示出超前、滯后關系（3）投切補償方式：根據(jù)所測得相位差值，與設定進行比較，大于并滯后，投入（并聯(lián)）電容進行動態(tài)補償，自動循環(huán)投切（先投先切）（4）輸出補償回路：可多路調(diào)節(jié)，至少8路以上。（5）功率顯示：實時顯示電網(wǎng)功率因數(shù)的大小（百分數(shù)）和電流電壓的相位關系。第四頁，共十七頁，2022年，8月28日2023/3/2３系統(tǒng)的工作原理因電網(wǎng)負載均為感性，造成電流和電壓之間存在相位差，使其電網(wǎng)的無功功率不足和功率因數(shù)下降，影響供電效率。為提高供電效率，應減小電流和電壓之間的相位差，方法是對電網(wǎng)的功率因數(shù)進行補償，在電網(wǎng)的無功功率不足和功率因數(shù)下降時需在電網(wǎng)上并聯(lián)或者切除電力電容進行補償。由于三相交流電每相的負載基本相等，所以選擇三相交流電中任何一相的電壓和電流作為該控制器的輸入信號，如選擇B相的電壓UB和B相電流IB作為測量功率因數(shù)的相位差，其中B相電壓UB經(jīng)過變壓器降壓后獲得，使用電流互感器取電網(wǎng)中B相電流IB，通過比較器將UB和IB轉(zhuǎn)換成等頻率的方波。第五頁，共十七頁，2022年，8月28日2023/3/2４系統(tǒng)組成系統(tǒng)頂層圖：正弦波轉(zhuǎn)換方波電路ＵＩ功率因數(shù)補償控制器（一個基于PLD片上系統(tǒng)）顯示功率因數(shù)超前滯后顯示投切指示第六頁，共十七頁，2022年，8月28日2023/3/2

系統(tǒng)框圖功率因數(shù)的測量判斷UB、IB超前、滯后關系提取UB、IB并放大整形超前、滯后顯示提取相位差相位差的測量、比較控制輸出顯示功率因數(shù)電容投切并指示控制電容投切第七頁，共十七頁，2022年，8月28日2023/3/2５電路設計１

正弦波轉(zhuǎn)換方波電路２判定IB對UB超前或滯后電路３相位差的提取及測量４功率因數(shù)的測量顯示第八頁，共十七頁，2022年，8月28日2023/3/2正弦波轉(zhuǎn)換方波電路：220VUB

IB互感器第九頁，共十七頁，2022年，8月28日2023/3/2判定IB對UB超前或滯后：IB

第十頁，共十七頁，2022年，8月28日2023/3/2相位差的提取及測量：

鎖相環(huán)CC4046100分頻器異或門與門IBUB閘門電路相位差檢測計數(shù)器鎖存被測相位差控制電路第十一頁，共十七頁，2022年，8月28日2023/3/2相位差的提取波形圖：

U第十二頁，共十七頁，2022年，8月28日2023/3/2功率因數(shù)的測量顯示：相位差信號取反（功率因數(shù)在一個周期內(nèi)所占的時間）100

倍頻UB為計數(shù)時基與門電路兩位十進制計數(shù)器鎖存器譯碼顯示邏輯控制電路

第十三頁，共十七頁，2022年，8月28日2023/3/2６結(jié)論

使用ISP在系統(tǒng)可編程邏輯器件和VHDL硬件描述語言設計的功率因數(shù)補償控制器，與現(xiàn)今的功率因數(shù)補償控制器相比，具有以下特點：

1）適應廣：可以根椐使用現(xiàn)場的具體情況，修改PLD內(nèi)的程序和工作電路或添加功能模塊，而不需更改硬件電路，在現(xiàn)場安裝時，補償控制系統(tǒng)的調(diào)試非常方便。第十四頁，共十七頁，2022年，8月28日2023/3/22）高集成度：因為整個補償控制電路都在一個PLD內(nèi)，是一個標準的單片控制系統(tǒng)，所以，應用PLD設計的補償控制器體積很小，使控制器具有很高的集成度。3）穩(wěn)定性高：由于使用PLD器件設計的控制器為標準的片上控制系統(tǒng)，在輸入信號的I/O口采取一些抗干擾措施，減小現(xiàn)場環(huán)境干擾對它的影響，使其在實際運行中表現(xiàn)出了良好的穩(wěn)定性。4）性價比高：隨著技術(shù)的進步，PLD器件的應用日益廣泛，其價格已大大地降低，所以利用PLD器件開發(fā)的功率因數(shù)補償控制器具有很好的性能價格比。第十五頁，共十七頁，2022年，8月28日2023/3/2

該無功功率補償控制器使用MAX+PLUSⅡ開發(fā)工具，通過VHDL硬件描述語言編程，采用PLD器件，具有成本低、性能穩(wěn)定、控制精度高、升級方便和易推廣應用等優(yōu)點。

實踐證明，本課題的設計已達到預期的結(jié)果。從本質(zhì)上來說，該設計是成功的。但由于時間倉促，經(jīng)驗不足，本設計仍存在不足。請各位老師提出批