新型无功功率补偿仪及模糊控制算法

摘要

该论文全面介绍了在供电网络中存在强谐波干扰情况下的无功功率的补偿方法和其理论依据;深入探讨了如何在强谐波干扰环境下精确测量无功功率、有功功率和功率因数的方法,提出了补偿无功功率的同时补偿电网中高次谐波的措施.论文首先以现在的研究成果为技术背景,论述了现有情况下补偿无功功率的一般方法,而后结合该论文的实际技术背景,提出了可以包含谐波信息的功率因数和无功功率的测量方法,给出了理论依据和完整的数学模型,并由此为依据提出了可以在单片机实现的数字化计算公式.论文随后以这些理论和公式为基础,结合该论文选用的高性能16位单片机MSP430F149,论文该论文设计的全自动无功功率补偿器的硬件和软件的设计方法.分析、比较了电力系统参数测量常用的交流采样算法,探讨了软件实现交流电量频率测量的基本方法,在此基础上实现了基于频率跟踪的软件交流同步采样法.并进一步分析和讨论了该系统采用的模糊+PID控制的控制软件的设计.

目录

文摘

英文文摘

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绪言

§0.1无功补偿

§0.2谐波抑制

第一章无功功率和谐波的概念

§1.1谐波和谐波分析

§1.2无功功率和功率因数

1.2.1正弦电路的无功功率和功率因数

1.2.2非正弦电路的无功功率和功率因数

1.2.3三相电路的功率因数

§1.3本章小结

第二章无功补偿实现和LC滤波器

§2.1无功功率补偿电容器

2.1.1并联电容器补偿无功功率的原理

2.1.2并联电容器补偿无功功率的方式

2.1.3并联电容器补偿容量的计算

2.1.4并联电容器对谐波的影响

§2.2无功功率和谐波计算的数字化

§2.3本章小结

第三章无功功率补偿器的硬件设计

§3.1 MSP430F149单片机简述

§3.2无功功率补偿器硬件电路

3.2.1电路图概述

3.2.2 MSP430F149管脚分配

3.2.3无功功率补偿器设计调试工具

§3.3 12位A/D转换器ADC12

3.3.1 ADC12概述

3.3.2 ADC12的工作原理及操作

3.3.3模拟输入与多路切换

3.3.4转换存储

3.3.5转换模式

3.3.6转换时钟与转换速度

3.3.7采样

3.3.8 ADC12的接地与降噪

3.3.9 ADC12控制寄存器

§3.4本章小结

第四章无功功率补偿器的系统软件设计

§4.1关键参数测量软件的设计

4.1.1交流同步采样法的软件设计

4.1.2主信号周期(频率)的算法

4.1.3交流采样的误差分析与补偿

4.1.4具体算法运算速度的提高

§4.2控制软件设计

4.2.1受控过程的特点

4.2.2控制器的建立

4.2.3模糊控制器的设计

§4.3测量软件的具体实现

4.3.1硬件模数转换器ADC12的配置

4.3.2 l6位定时器TIMER B的配置

4.3.3测量程序的具体化

§4.4控制软件的具体实现

4.4.1数据模糊化

4.4.2模糊控制规则的读取

4.4.3数据反模糊化

4.4.4具体示例的模糊规则推导过程

4.4.5 PI控制的实现

§4.5本章小结

结论

参考文献

致谢

作者在学期间发表的论文清单