基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计

摘要

近年来，随着电力电子技术的发展，非线性负载的冲击性和不平衡性使电网的无功损耗增加，而电网中无功功率的传输会造成网络损耗以及受电端电压下降，大量的无功功率在电网中的传输使电能利用率大大降低且严重影响供电质量。因此在电网中装设无功补偿装置成为满足电网无功需求的必要手段。 本文首先介绍了国内外无功补偿的现状与发展趋势，分析与研究了电网参数的测量方法，利用FFT方法对电网谐波频谱进行了分析，并提出了基于AVR单片机的低压无功补偿的设计方法。在投切控制上，采用无功功率控制，与常见的功率因数控制方案相比较，避免了轻载振荡。在软件上，采用C语言编程，遵循模块化设计的原则，提高了系统的通用性并易于以后的维护与升级。 本装置配合精密电源在实验室进行投切试验，以中文液晶显示界面实时显示系统运行情况。实验结果表明，装置投切控制测量正确、电容器投切准确快捷、操作方便、响应速度快，完全满足实时控制的要求，证明了该方案的可行性。

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第一章绪论

1.1课题研究的背景

1.2无功补偿研究及发展趋势

1.3本文的研究目的与意义

1.4本文的主要工作

第二章电网参数测量算法与无功补偿的研究

2.1概述

2.2电网参数测量算法研究

2.3基于FFT的电网参数测量

2.3.1FFT的基本原理

2.3.2基于FFT的谐波测量和电力参数计算

2.3.3FFT算法的非同步采样误差

2.3.4同步采样与软件测频

2.4无功补偿的原理

2.5低压无功补偿方法

2.5.1随机补偿

2.5.2随器补偿

2.5.3跟踪补偿

2.6无功补偿控制量的选择

2.6.1功率因数控制

2.6.2无功功率控制

第三章系统的硬件设计

3.1硬件结构概述

3.2AVR处理模块

3.3信号调理模块

3.4无功补偿模块

3.5人机接口模块

3.5.1键盘模块

3.5.2LCD显示模块

3.6硬件电路抗干扰设计

3.6.1屏蔽技术

3.6.2隔离技术

3.6.3退耦设计

3.6.4滤波设计

3.6.5接地设计

第四章系统软件设计

4.1系统功能要求

4.2系统软件综述

4.3信号采集模块

4.4显示模块

4.5显示处理模块

4.6键盘模块

4.7电网参数计算模块

4.8投切判断模块

4.9保护模块

4.10软件抗干扰设计

4.10.1看门狗

4.10.2滑动滤波

4.10.3软件陷阱

第五章实验结果及总结

5.1实验平台

5.2实验结果分析

5.2.1测量精度试验

5.2.2参数功能试验

5.2.3特殊条件下的切除

5.2.4接线试验

5.3总结与展望

参考文献

致谢

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