基于CAN總線的晶閘管投切濾波器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf

1、目前，電網(wǎng)中的非線性負(fù)載數(shù)量日益增多，總負(fù)荷日益加大，產(chǎn)生大量的諧波注入電網(wǎng)，使電網(wǎng)電壓的畸變?nèi)找鎳?yán)重。電網(wǎng)中大量的無功負(fù)荷使電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性和整個(gè)電網(wǎng)的效率受到嚴(yán)重影響。因此，諧波治理和無功補(bǔ)償?shù)膯栴}引起了人們的越來越廣泛的關(guān)注和研究，而如何將諧波抑制與無功補(bǔ)償同時(shí)進(jìn)行考慮，是重要的研究課題之一。目前，同時(shí)進(jìn)行諧波抑制與無功補(bǔ)償?shù)睦碚摪l(fā)展比較迅速，但實(shí)際應(yīng)用尚需實(shí)踐。
　　本論文根據(jù)我國電能質(zhì)量的現(xiàn)狀，研究同時(shí)補(bǔ)償諧波和無功的綜合

2、控制技術(shù)。論文首先對諧波和無功的定義、產(chǎn)生、對電網(wǎng)的危害、兩者的聯(lián)系、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述。論文然后設(shè)計(jì)了一個(gè)利用晶閘管投切并聯(lián)電容器來同時(shí)進(jìn)行諧波抑制和無功補(bǔ)償?shù)臑V波器控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過采樣并計(jì)算電流電壓，依據(jù)投切邏輯判斷是否需要投切并聯(lián)電容器，在電壓電流過零點(diǎn)利用晶閘管投切電容器，對電網(wǎng)3(預(yù)留)、5、7、11次諧波進(jìn)行處理，以有效解決用電企業(yè)在實(shí)際用電過程中的諧波和無功消耗問題，保證電網(wǎng)無功功率供需平衡，改善供電質(zhì)量，減少電

3、能損耗。該濾波器控制系統(tǒng)控制的整個(gè)濾波器裝置屬于無源濾波器，應(yīng)用于0.4KV電壓等級的諧波源和無功消耗大戶，如住宅小區(qū)、辦公大樓以及大型整流裝置等。
　　論文主要介紹了濾波器控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)兩方面的工作：
　　在硬件設(shè)計(jì)方面，論文設(shè)計(jì)了基于CAN總線的晶閘管投切濾波器控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)。該濾波器控制系統(tǒng)由主控制器、觸發(fā)保護(hù)器、過零投切板和監(jiān)控上位機(jī)四部分構(gòu)成。其中，為增強(qiáng)可靠性、抗干擾性以及方便日后多級擴(kuò)展延用，主控

4、制器、觸發(fā)保護(hù)器和監(jiān)控上位機(jī)采用CAN總線互聯(lián)以實(shí)現(xiàn)相互通信；而觸發(fā)保護(hù)器與過零投切板直連，控制過零投切板在電壓電流過零點(diǎn)投切相應(yīng)的并聯(lián)補(bǔ)償電容器。論文完成了主控制器、觸發(fā)保護(hù)器、過零投切板的硬件電路設(shè)計(jì)。
　　在軟件設(shè)計(jì)方面，論文完成主控制器和觸發(fā)保護(hù)器的采樣數(shù)據(jù)處理與計(jì)算、主控制器的投切控制邏輯、過零投切板的過零檢測、CAN總線通信以及上位機(jī)監(jiān)控等幾個(gè)關(guān)鍵的嵌入式軟件的設(shè)計(jì)。采樣數(shù)據(jù)處理與計(jì)算采用了FFT的方法，計(jì)算基波、各次

5、諧波、有功、無功等；投切控制邏輯基于實(shí)際客戶需求而定，將諧波抑制在國家標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，同時(shí)進(jìn)行無功補(bǔ)償，將功率因數(shù)控制達(dá)標(biāo)，而且投切快速、精確、無振蕩；過零檢測算法也是基于FFT的方法，實(shí)現(xiàn)了快速的過零點(diǎn)檢測，避免了通常采用的過零點(diǎn)檢測硬件電路經(jīng)常出現(xiàn)的誤觸發(fā)以及硬件成本高的問題。
　　通過在工廠變電處的實(shí)地測試以及長時(shí)間監(jiān)控運(yùn)行，表明本論文設(shè)計(jì)的濾波器控制系統(tǒng)可以有效降低工廠日用電流入電網(wǎng)的諧波，實(shí)現(xiàn)諧波電流和無功電流的就地補(bǔ)償，可