低压智能电容器的硬件开发及软件应用

发布时间：2021-06-25 10:45

本文对低压无功补偿电容器智能化无涌流投切技术及控制方法进行了深入的研究,在采用磁保持继电器同步开关技术的基础上提出了基于电压零点闭环控制的自适应过零投切方法,同时设计并实现了与该方法相关的硬件电路。本文实现了智能电容器软件及其控制策略、智能电容器监控系统,并通过智能电容器的相关试验验证了智能电容器的可行性,最后介绍了本文研究的智能电容器产品化应用的过程。对比几种常见投切电容器技术的优缺点,采用一种基于磁保持继电器的同步开关“无涌流”投切电容器技术。该技术通过控制磁保持继电器闭合与断开时的相角,使电容器在电压过零点时投入电网。同步开关投切电容器技术相比于双向晶闸管投切电容器技术具有可靠的开关性能以及“零”开关损耗的优点;相比于复合开关投切电容器技术具有结构简单以及成本低廉的优点。针对电磁开关动作时间分散性大导致同步控制准确性差的问题,提出一种基于电压零点闭环控制的自适应过零投切控制方法。通过计算并反馈触头开关(磁保持继电器)动作时刻与电压过零点时刻的时间差,实现闭环控制的效果。该方法能够有效地避免因外界参数、电网环境波动以及触头开关个体差异等因素对同步控制准确性的影响。此控制方法能够提高同步开关的准确性,进一步降低电容器在投入时的涌流。根据不同无功功率补偿场合的需要,分析智能电容器一次元件的选型设计。根据同步投切开关及自适应过零投切方法的特点,设计过零点检测电路、磁保持继电器驱动电路以及投切时刻反馈电路。研究自适应过零投切算法、循环投切算法的软件实现。设计并实现了智能电容器监控系统。最后,通过智能电容器的负荷投切试验验证磁保持继电器投切电容器的可靠性;通过智能电容器“无涌流”投切试验验证基于电压零点闭环控制的自适应过零投切电容器技术的“无涌流”效果;通过智能电容器挂网运行试验测试智能电容器的实际运行情况,试验表明本文所研究的智能电容器能够在现场较为复杂的电磁环境下长期稳定地运行并且根据线路需要及时地做出无功补偿响应。
【学位授予单位】：厦门理工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM53

文章目录

中文摘要

ABSTRACT

第一章引言

1.1 选题背景及意义

1.2 无功补偿的意义

1.2.1 改善供电环境

1.2.2 提高供电质量

1.3 低压静止无功补偿技术的现状

1.3.1 接触器投切电容器技术

1.3.2 晶闸管投切电容器技术

1.3.3 复合开关投切电容器技术

1.3.4 智能零投切开关投切电容器技术

1.4 电器智能化技术的发展与智能电器的应用

1.4.1 智能电器的组成与特点

1.4.2 智能电力电容器产品

1.5 本文的研究内容及章节安排

第二章基于电压零点闭环控制的自适应过零投切

2.1 概述

2.2 基于磁保持继电器的低压同步开关

2.3 自适应过零投切技术

2.3.1 无涌流投切原理

2.3.2 基于电压零点的闭环控制

2.4 本章小结

第三章低压智能电容器的硬件开发

3.1 概述

3.2 一次电路的设计与选型

3.2.1 磁保持继电器

3.2.2 分补补偿电容器

3.2.3 共补补偿电容器

3.2.4 微型断路器

3.2.5 滤波电容器

3.3 智能电容器控制电路设计

3.3.1 电流互感器

3.3.2 电压互感器

3.3.3 微处理单元

3.3.4 过零点检测电路

3.3.5 磁保持继电器驱动电路

3.3.6 投切时刻反馈电路

3.3.7 人机交互界面

3.4 本章小结

第四章低压智能电容器软件应用及监控系统的实现

4.1 概述

4.2 低压智能电容器的软件功能

4.3 智能电容器软件功能的实现

4.3.1 智能电容器的操作界面

4.3.2 智能电容器的投切策略的实现

4.3.3 智能电容器的保护策略的实现

4.3.4 智能电容器的通信策略的实现

4.3.5 智能电容器投切及显示功能的实现

4.4 智能电容器主程序介绍

4.5 自适应过零投切算法的实现

4.6 循环投切策略

4.7 智能电容器组监控系统

4.7.1 智能电容器监控系统硬件

4.7.2 智能电容器组通信协议及地址

4.8 本章总结

第五章智能电容器试验分析及产品化应用

5.1 概述

5.2 智能电容器负荷投切试验

5.3 智能电容器“无涌流”投切试验

5.4 挂网运行试验

5.5 智能电容器产品的生产

5.6 智能电容器产品的应用

5.7 本章小结

结论

参考文献

致谢

个人简历及在学期间研究成果

【参考文献】