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谈谈傅立叶基于CAN总线晶闸管投切滤波器制约系统设计资料网

收藏本文 2024-04-05 点赞:15677 浏览:61500 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:目前,电网中的非线性负载数量日益增加,总负荷日益加大,产生大量的谐波注入电网,使电网电压的畸变日益严重。电网中大量的无功负荷使电网电压稳定性和整个电网的效率受到严重影响。由此,谐波治理和无功补偿的不足引起了人们的越来越广泛的关注和探讨,而如何将谐波抑制与无功补偿同时进行考虑,是重要的探讨课题之一。目前,同时进行谐波抑制与无功补偿的论述进展比较迅速,但实际运用尚需实践。本论文根据我国电能质量的近况,探讨同时补偿谐波和无功的综合制约技术。论文首先对谐波和无功的定义、产生、对电网的危害、两者的联系、国内外进展近况进行了综述。论文然后设计了一个利用晶闸管投切并联电容器来同时进行谐波抑制和无功补偿的滤波器制约系统,该系统通过采样并计算电流电压,依据投切逻辑判断是否需要投切并联电容器,在电压电流过零点利用晶闸管投切电容器,对电网3(预留)、5、7、11次谐波进行处理,以有效解决用电企业在实际用电历程中的谐波和无功消耗不足,保证电网无功功率供需平衡,改善供电质量,减少电能损耗。该滤波器制约系统制约的整个滤波器装置属于无源滤波器,运用于0.4KV电压等级的谐波源和无功消耗大户,如住宅小区、办公大楼以及大型整流装置等。论文主要介绍了滤波器制约系统的硬件和软件设计两方面的工作:在硬件设计方面,论文设计了基于CAN总线的晶闸管投切滤波器制约系统的硬件结构。该滤波器制约系统由主制约器、触发保护器、过零投切板和监控上位机四部分构成。其中,为增强可靠性、抗干扰性以及方便日后多级扩展延用,主制约器、触发保护器和监控上位机采取CAN总线互联以实现相互通信;而触发保护器与过零投切板直连,制约过零投切板在电压电流过零点投切相应的并联补偿电容器。论文完成了主制约器、触发保护器、过零投切板的硬件电路设计。在软件设计方面,论文完成主制约器和触发保护器的采样数据处理与计算、主制约器的投切制约逻辑、过零投切板的过零检测、CAN总线通信以及上位机监控等几个关键的嵌入式软件的设计。采样数据处理与计算采取了FFT的策略,计算基波、各次谐波、有功、无功等;投切制约逻辑基于实际客户需求而定,将谐波抑制在国家标准范围内,同时进行无功补偿,将功率因数制约达标,而且投切快速、精确、无振荡;过零检测算法也是基于FFT的策略,实现了快速的过零点检测,避开了通常采取的过零点检测硬件电路经常出现的误触发以及硬件成本高的不足。通过在工厂变电处的实地测试以及长时间监控运转,表明本论文设计的滤波器制约系统可以有效降低工厂日用电流入电网的谐波,实现谐波电流和无功电流的就地补偿,可达到国家电力部门的标准。论文还在在实验室环境下对过零投切效果和过零投切冲击涌流进行详细的测试和浅析。关键词:谐波抑制论文无功补偿论文晶闸管投切论文CAN总线论文快速傅立叶变换论文过零投切论文

    摘要5-7

    Abstract7-9

    目录9-12

    第一章 绪论12-20

    1.1 前言12

    1.2 谐波不足及谐波抑制12-14

    1.2.1 、谐波的危害13

    1.2.2 、谐波的抑制13-14

    1.2.3 、谐波探讨的作用及相关标准14

    1.3 无功功率及无功补偿14-15

    1.4 谐波抑制和无功补偿的联系15-16

    1.5 国内外探讨进展近况与走势16-19

    1.5.1 、无功补偿装置16-17

    1.5.2 、谐波抑制与无功补偿的结合17-19

    1.6 论文的主要工作及内容安排19-20

    1.6.1 、论文的主要工作19

    1.6.2 、论文的内容安排19-20

    第二章 无功功率与谐波计算的论述基础20-29

    2.1 、瞬时无功功率论述20-22

    2.1.1 、基于i_p-i_q的瞬时无功功率的基本原理21

    2.1.2 、瞬时无功功率的计算历程21-22

    2.1.3 、瞬时无功功率的缺点22

    2.2 、广义瞬时无功功率论述22-25

    2.2.1 、广义瞬时无功功率的计算原理23-24

    2.2.2 、广义i_p~m-i_q~m法24-25

    2.2.3 、广义瞬时无功功率的缺点25

    2.3 、无锁相环的任意次谐波检测算法25-27

    2.4 、采取FFT计算无功功率与谐波27-28

    2.5 、本章小结28-29

    第三章 滤波器制约系统的硬件设计29-45

    3.1 、系统硬件结构29-31

    3.2 、整个滤波器装置设计时需要考虑的设计准则31-33

    3.3 、主制约器的设计33-38

    3.3.1 、DSP部分34-35

    3.3.2 、电压—电流采样部分35-36

    3.3.3 、显示部分36-37

    3.3.4 、按键部分37

    3.3.5 、电源部分37

    3.3.6 、JTAG接口37-38

    3.4 、触发保护器38-40

    3.4.1 、电压—电流采样部分38-40

    3.4.2 、DSP及其余部分40

    3.5 、过零投切板40-43

    3.5.1 、主控芯片40-41

    3.5.2 、电源部分41

    3.5.3 、霍尔采样部分41-42

    3.5.4 、晶闸管电路42-43

    3.6 、CAN总线通信43-44

    3.7 、本章小结44-45

    第四章 滤波器制约系统的软件设计45-61

    4.1 、采样数据处理与计算45-50

    4.1.1 、三相电流、电压45-49

    4.1.2 、电网频率、功率因数49

    4.1.3 、功率49-50

    4.2 、主制约器投切逻辑的设计50-53

    4.2.1 、手动投切50-52

    4.2.2 、自动投切52

    4.2.3 、手动投切与自动投切之间的切换52-53

    4.3 、过零检测软件的设计53-55

    4.3.1 、电网电压频率检测53-54

    4.3.2 、峰值点捕捉54

    4.3.3 、峰值点修正54-55

    4.4 、CAN总线通信软件的设计55-57

    4.4.1 、CAN制约器eCAN初始化55-56

    4.4.2 、数据发送和接收56-57

    4.5 、上位机监控软件的设计57-60

    4.6 、本章小结60-61

    第五章 滤波器制约系统的现场测试及浅析61-72

    5.1 、整机实物61-63

    5.2 、谐波抑制及无功补偿效果的测试与结果浅析63-67

    5.2.1 、测试数据(谐波电压、电流)63-64

    5.2.2 、测试结果浅析64-67

    5.3 、过零投切效果的测试与结果浅析67-68

    5.4 、过零投切冲击涌流的测试与结果浅析68-71

    5.4.1 、三相无谐波情况下投切电容器冲击68-69

    5.4.2 、三相电压畸变率5.2%谐波情况下投切电容器冲击69-70

    5.4.3 、三相电压畸变9.8%谐波情况下投切电容器冲击70-71

    5.4.4 、测试结果浅析71

    5.5 、测试结论71-72

    第六章 总结与展望72-74

    6.1 、总结72-73

    6.2 、展望73-74

    致谢74-75

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