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基于ARM的无功补偿控制器设计

作者：文浩 Publish: 2007-9-10 Hits:-

【中文题名】

基于ARM的无功补偿控制器设计

【英文题名】

Design of Reactive Power Compensator Based on ARM

【学科专业】

检测技术与自动化装置

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-9-10

【中关键词】

无功补偿,ARM,嵌入式系统,液晶显示,,

【英关键词】

Reactive Power Compensation,ARM,Embedded System,Liquid Crystal Display,

【分类导航】

工业技术>电工技术>输配电工程、电力网及电力系统>电力系统的自动化>自动调整>电压与无功功率的自动调整

【论文摘要】

随着电网容量和用电设备的增加，用户对电力系统无功的要求也与日俱增。无功功率会导致系统功率因数和电压降低，网络传输能力下降，网损增加，使电气设备得不到充分的利用，严重时还会导致设备的损坏。所以无功补偿技术日益引起人们的关注，传统无功补偿补偿器由于主控制器运算能力的限制，难以对实时信号进行有效分析，影响了补偿效果。本文首先分析无功补偿的基本工作原理和控制方法，再比较归纳各种无功补偿的原则和方式的优缺点。然后基于国内电力市场的需求现状，考虑到现代无功补偿的快速性和精度要求，设计了一种基于ARM的新型低压智能无功补偿控制器。在硬件设计方面，使用LPC2132作为主控制器，能够实现自动采样计算、无功自动调节、故障报警保护、数据存储等功能。系统采用倍频电路实时跟踪电网谐波，投切装置采用过零触发电路投切电容，抑制投切涌流。控制器采用8421编码电容方式。并具有LCD液晶菜单显示，直观地显示测量的电网参数。在软件设计方面，基于ARM软件开发平台，阐述了基于嵌入式实时操作系统μC／OS-Ⅱ实现无功补偿控制器的软件设计。详细叙述了μC／OS-Ⅱ在LPC2132上的移植、各个任务模块的功能、...

【论文题纲】

摘要	4-5
ABSTRACT	5-10
第1章绪论	10-18
1.1 课题背景和意义	10-11
1.2 无功补偿发展趋势及国内外研究现状	11-16
1.2.1 早期无功补偿技术	11-12
1.2.2 现代无功补偿技术	12-15
1.2.3 国内外补偿控制设备研究现状	15-16
1.3 课题研究的目的	16
1.4 本文主要工作	16-18
第2章无功补偿基本原理	18-31
2.1 无功补偿的一般概念	18-21
2.1.1 电力网络功率理论	18-19
2.1.2 无功补偿的作用	19-21
2.2 并联电容器无功补偿	21-28
2.2.1 并联电容器无功补偿意义	21-23
2.2.2 并联电容器补偿方式	23-25
2.2.3 并联电容器投切方式	25-26
2.2.4 并联电容器接线方式	26-28
2.3 8421编码投切	28-29
2.4 无功补偿相关技术谐波抑制	29
2.4.1 谐波抑制必要性	29
2.4.2 谐波抑制的方法	29
2.5 本系统采用的无功补偿方式	29-30
2.6 本章小结	30-31
第3章无功补偿控制器硬件设计	31-45
3.1 控制器设计原则	31-32
3.2 控制器整体硬件设计	32-33
3.3 控制器外围电路设计	33-36
3.3.1 电源电路	33-34
3.3.2 外部数据存储电路	34
3.3.3 GSM/GPRS模块选择及接口电路	34-36
3.3.4 接触器投切电路	36
3.4 信号调理电路设计	36-40
3.4.1 互感器信号转换电路	36-38
3.4.2 电流信号放大电路	38
3.4.3 电网频率锁相倍频电路	38-40
3.5 人机接口电路设计	40-42
3.5.1 键盘电路	40-41
3.5.2 液晶显示电路	41-42
3.6 硬件电路抗干扰设计	42-44
3.6.1 屏蔽技术	42
3.6.2 隔离技术	42-43
3.6.3 退耦设计	43
3.6.4 滤波设计	43-44
3.6.5 接地设计	44
3.7 本章小结	44-45
第4章基于μC/OS的无功补偿控制器软件设计	45-68
4.1 控制器软件体系结构	45-47
4.1.1 软件体系结构选择	45-46
4.1.2 μC/OS-II介绍	46-47
4.1.3 控制器软件组成	47
4.2 LPC2132上嵌入μC/OS-II实时操作系统	47-56
4.2.1 移植的条件	47-49
4.2.2 移植μC/OS-II主要内容	49-52
4.2.3 μC/OS-II中间件层设计	52-53
4.2.4 用户任务层设计	53-56
4.3 数据采集处理软件设计	56-60
4.3.1 电网数据量采集	56-57
4.3.2 电网参数计算	57-58
4.3.3 谐波分析及傅立叶变换	58-59
4.3.4 投切判断	59-60
4.4 液晶显示软件设计	60-64
4.4.1 液晶基本驱动函数编写	61
4.4.2 液晶显示菜单界面	61-63
4.4.3 液晶人机交互	63-64
4.5 数据通信和存储模块软件设计	64-67
4.5.1 GPRS无线数据通信	64-65
4.5.2 数据存储	65-67
4.6 本章小结	67-68
第5章无功补偿控制器控制策略研究	68-79
5.1 无功补偿控制量的选择	68-73
5.1.1 单一控制量的控制策略	68-70
5.1.2 复合控制量的控制策略	70-72
5.1.3 基于人工智能的控制策略	72-73
5.2 基于无功功率和功率因数复合控制策略	73-78
5.2.1 补偿无功功率Qc的意义	74
5.2.2 目标功率因数的确定	74-76
5.2.3 实际无功补偿容量Qcsj确定	76-78
5.3 本章小结	78-79
第6章总结与展望	79-81
6.1 全文总结	79-80
6.2 进一步的研究展望	80-81
参考文献	81-84
作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文	84-85
致谢	85

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.385446



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