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【6h】

基于DSP的港口供电系统动态无功补偿装置的设计

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第1章绪论

1.1课题背景

1.2供电系统无功补偿的现状和发展方向

1.3供电系统无功补偿的发展方向

1.4本文所要做的工作

第2章静止无功补偿装置的基本原理和组成

2.1无功功率动态补偿的基本原理

2.2 TCR+TSC混合型动态无功补偿装置基本组成

2.2.1 TCR基本原理

2.2.2晶闸管投切电容器(TSC)及其基本原理

2.2.3 TCR+TSC混合型静止补偿装置

2.3控制系统

2.3.1触发脉冲的产生

2.3.2 SVC控制策略

2.3.3动态过程分析

2.4本章小结

第3章无功电流的检测方法

3.1三相电路无功电流和谐波检测的现状

3.2基于瞬时无功功率理论的无功电流检测方法

3.2.1瞬时无功功率理论的基本原理

3.2.2 p-q检测法

3.2.3 ip-iq检测法

3.2.4基于瞬时无功功率理论的检测方法的局限性

3.3无功检测方法的改进

3.4本章小结

第4章基于DSP的无功补偿装置硬件设计

4.1硬件系统总体设计

4.2控制器系统设计

4.2.1 DSP2407A基本电路

4.2.2 DSP 2407A控制板电源

4.2.3时钟电路

4.2.4片外存储器

4.2.5 JATG接口电路

4.3数据采集电路

4.3.1调理电路

4.3.2 A/D采样

4.3.3测频电路

4.4电容器投切电路

4.4.1电容器接线与分组方式

4.4.2电容器投切控制

4.5外围硬件电路设计

4.5.1串行E2PROM硬件电路设计

4.5.2键盘与液晶显示硬件电路设计

4.5.3串行通信硬件电路设计

4.5.4串行实时时钟电路

4.6硬件抗干扰设计

4.6.1隔离和屏蔽

4.6.2合理布置各个插件

4.6.3电源的接地处理

4.7本章小结

第5章软件设计

5.1主程序流程设计

5.1.1无功电流计算

5.1.2 A/D转换子程序

5.1.3串行通信子程序

5.2软件抗干扰程序设计

5.3本章小结

第6章结论

参考文献

攻读学位期间公开发表论文

致谢

研究生履历

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摘要

港口供电系统中存在着大量的感性负荷,在运行过程中消耗了大量的无功功率,使港口供电系统的功率因数比较低,造成了巨大的经济损失。另外,由于消耗的无功功率过大,使系统的电压很不稳定。因此,为了提高经济效益和港口供电系统的供电质量,需要一种快速、可靠的无功功率补偿装置。 本文针对港口供电系统中无功补偿装置的现状,依据瞬时无功功率理论研究了一种基于先进数字信号处理器(DSP)控制芯片的晶闸管控制电抗器+晶闸管投切电容器(TCR+TSC)型动态无功补偿装置。装置采用先进的DSP芯片TMS320LF2407A作为控制器的核心,保证了系统的实时响应速度和控制精度。 本文在分析无功补偿的原理和无功补偿的关键技术基础上,主要研究了无功功率补偿装置对电网性能的改善,无功功率补偿装置的控制方式以及原理和控制器的软硬件设计。针对港口供电系统的特点,选择了一种新的无功电流的检测方法。在硬件电路设计上,充分利用DSP芯片的速度快、计算功能强大的特点,根据测量和控制的要求设计了相应的硬件电路。 在控制策略上,根据“保证电压合格,无功基本平衡,尽量减少投切次数”的原则,采用无功功率与电压综合判据作为投切电容器组的判据,与传统的功率因数控制方案相比较,避免了轻载投切振荡,使无功调节更为合理。在电容器组投切的过程中,采用专用的过零触发电路,用过零触发芯片MOC3083控制双向晶闸管,避免了在补偿电容器的投入与切除过程中产生涌流冲击。同时简化了触发控制电路的结构,提高了装置的可靠性。

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