基于TSC的抽油机无功补偿控制技术研究

摘要

近年来，随着能源短缺问题的提出，节能降耗已经是人们普遍关注的问题，设计一种能够补偿系统无功，提高电能利用率的补偿控制装置，显得十分重要也十分的必要。本文将以油田抽油机系统为研究背景，设计一种基于TSC的无功补偿装置，用来提高系统的功率因数，节约电能。该设计不但具有一定的理论研究意义，更是具有较高的实际应用价值。
　　首先，为了设计良好的无功补偿装置，进行了必要的理论分析和相应的算法研究。本文以无功补偿的基本原理为基础，结合当前已有算法的优缺点，设计了符合本系统技术要求的，基于相位差检测的无功补偿算法，并进一步确定了以功率因数、最小电流以及电网电压为控制目标的TSC电容投切控制策略，为后续硬件电路和软件的设计提供了理论支持。
　　其次，本文以无功补偿算法为基础，设计了以单片机 ATmega16为控制核心的，信号采集电路、信号调理电路、相位差检测电路以及外接显示和按键电路。硬件电路的设计，实现了电网特征信号的采集，为补偿算法的实现提供控制参量。特别是信号采集端低通滤波环节的设计，为信号过零点的采集扫清了障碍，确保了无功补偿算法的正常运行。良好的显示和参数调整界面的设计，使得此无功补偿装置参数调整更加灵活，实时监控更加方便。
　　再次，本文以无功补偿原理和补偿算法为基础，以硬件电路设计为依托，在单片机开发软件的辅助下，实现了无功补偿算法的嵌入，包括主程序和调试模式下的程序编辑，使得整个补偿装置功能更加完善。
　　最后，进行了实物实验。包括在实验室条件下的硬件电路调试实验、工厂车间供电系统的现场实验，以及油田抽油机系统的现场实验。实验结果表明，本文设计的基于TSC的无功补偿装置硬件电路和软件方面运行正常，运行在工程现场时的可靠性高，投切补偿电容的速度快，电网功率因数反应迅速，并且补偿效果良好，功率因数可提高到0.85~0.96之间，达到了提高电能质量，节省电能的目的。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1 课题相关背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容

第2章 抽油机无功补偿系统及控制方法研究

2.1 引言

2.2 TSC动态无功补偿方法设计

2.3 TSC补偿装置的组成结构

2.4 本章小结

第3章 基于TSC的抽油机无功补偿系统硬件电路设计

3.1 引言

3.2 基于ATmega16的系统组成

3.3 信号采集电路设计

3.4 显示输出电路设计

3.5 本章小结

第4章 动态无功补偿控制软件设计

4.1 引言

4.2 软件开发环境简介

4.3 系统工作模式程序设计

4.4 TSC投切算法的实现

4.5 工厂模式程序设计

4.6 本章小结

第5章 实验结果及分析

5.1 引言

5.2 实验室条件下的实验

5.3 工程应用实验及结果分析

5.4 油田现场实验

5.5 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢

个人简历