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西安建筑科技大学硕士学位论文 矿热炉低压无功补偿系统设计 专 业：控制理论与控制工程 硕士生：姚鹏 指导教师：刘惠民副教授 摘要 目前在国内冶炼行业，矿热炉的功率因数普遍比较低，对矿热炉进行功率补偿 是十分必要的。矿热炉工作在1 4 0 v 左右的低电压f ，并且电极电流高达几万安培， 要对这么大的电流进行无功补偿，不仅存在许多接触工艺上的困难，还给控制上 提出许多难题。开发出适合矿热炉的低压无功补偿智能控制装置，可提高功率因 数，增加产品产量，降低电耗，其社会效益和经济效益是非常显著的。 本文以矿热炉的自动无功补偿控制为课题，采用德国西门子s 7 。2 0 0p l c 进行 控制，从而提高了矿热炉的生产技术装备水平，改善了生产运行条件，使矿热炉 具有良好的经济技术指标。同时进行了微机控制的硬件与软件的开发。 本设计为解决现存无功自动控制器所存在的不足，进行了大量试验，在软件 上进行了一些改进，基本上克服了所存在的爿；足，提高了补偿精度和快速性，实 现了循环投切。 【关键词】低压无功补偿；智能控制；微控制器；矿热炉 o 卜 西安建筑科技大学硕士学位论文 t h ed e s i g no fl o wr e a c t ep o w e r c o m p e n s a t i o no fs m e i j i n ge l e c t r i cf u r n a c e s p e c i a l t y ： c o n t r o lt h e o r y & c o n t r o le n g i n e e r i n g n a m e ：y a op e n g i n s t r u c t o r ：a s s o c i a t ep r o f l i uh u i m i n a b s t r a c t i ns m e l t i n gi n d u s t r ya th o m et o d a y ，r e a c t i v ep o w e r c o m p e n s a t i n g a i m i n ga ts m e l t i n g e l e c t r i cf i l r n a c ei sn e c e s s a r yb e c a n s eo ft h el o wp o w e rf a c t o r t h er u n n i n gv o l t a g eo f s m e l t i n gf u r n a c ei sa b o u t1 4 0v o l t 。a n de l e c t r o d ec u r r e n ti sa sh i g ha ss e v e r a lt h o u s a n d s a m p e r e t h ec o n t a c tt e c i m o l o g ya n dt h ec o n t r o le x i s tm u c hd i f f i c u l tp r o b l e mw h e nt h e r e a c t i v ep o w e rc o m p e n s a t i o ni su s e dt os ol a r g ec t t r r e n t i fw ec o u l dd e v e l o pt h e i n t e l l i g e n tc o n t r o ld e v i c eo fl o wv b i 诅g ec a p a c i t a n c ec o m p e n s a t i n gt h a ta p p l i e st o s m e l t i n gf i n r a c e ，w ec a ni m p r o v et h ep o w e rf a c t o r , e i i h a n c et h eo u t p u ta n dr e d u c et h e c u r r e n td r a i n t h es o c i a la n de c o n o m i cb e n e f i ta r ea l le x t r a o r d i n a r yr e m a r k a b l e t h ec o m p e n s a t ea u t o m a t i c a l l yw i t ht h es m e l t i n ge l e c t r i cf u r n a c ei ss t u d i e di nt h i s p a p e r , a d o p t i n gs i e m e n s $ 7 - 2 0 0p l ct oc o n t r o l ，t h u si m p r o v i n gt h ep e r f o r m a n c eo f t h e s m e l t i n ge l e c t r i cf u r n a c ea n dt h eo p e r a t i n gc o n d i t i o no fp r o d u c i n g ，m a k i n gt h e e c o n o m i ct e c h n i c a li n d i c a t o r so fs m e l t i n ge l e c t r i c f u r l l a c eb e t t e r t h eh a r d w a r ea n d s o f t w a r eo f t h ec o m p u t e rc o n t r o l sa r ed e s i g n e d s o m et e s t sa r ec a r r i e dt os o l v ea u t o m a t i cc o n t r o l l e r s d e f e c t s f o re x a m p l e w e i m p r o v eo ns o f t w a r e , o v e r c o m ec o n t r o l l e r s d e f e c t s ，a d v a n c ec o m p e n s a t i o na e e n r a c y a n dv e l o c i t y , a n dr e a l i z et h ec y c l e 砌 k e yw o r d s ll o wr e a c t i v ep o w e rc o m p e n s a t i o n , i n t e l l i g e n tc o n t r o l ，m i c r o c o n t r o l l e ru n i t ， s m e l t i n ge l e c t r i cf u r n a c e 、ll-j # c 、 声明 y 9 7 0 5 1 本人郑重声明我所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人或其他 人在其它单位已申请学位或为其它用途使用过的成果。与我一同工作的同 志对本研究所做的所有贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名：姚暗l 鸭 关于论文使用授权的说明 日期：如形芎) 口 本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅：学校可以公布 论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手段保存论文。 ( 保密的论文在论文解密后应遵守此规定) 论文作者签名d 熬醐与导师签名训弦诋 日期：嘲。口 注：请将此页附在论文首页。 西安建筑科技大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 无功补偿 1 1 1 无功功率的产生【1 1 在工业和生活用电负载中，阻感负载占了很大比例，异步电动机、变压器、 荧光灯等都是典型的阻感负载。异步电动机和变压器所消耗的无功功率在电力系 统所提供的无功功率中占有很高的比例，电力系统中的电抗器和架空线等也消耗 一些无功功率。 电力电子装置等非线性装置也要消耗无功功率，特别是各种相控装置，如相 控整流器、相控交流功率调整电路和周波变流器，在工作时基波电流滞后于电网 电压，要消耗大量的无功功率。 工业用电弧炉在工作时电极处于短路状态，不但消耗大量的无功功率，且因 电弧不稳，其所消耗的无功功率波动也很大。 1 1 2 无功补偿的目的 无功功率对供电系统和负荷的运行是十分重要的。电力系统网络元件的阻抗 主要是电感性的，而且不仅大多数网络元件消耗无功功率，大多数负载也需要消 耗无功功率。网络元件和负载所需要的无功功率必须从网络中某个地方获得。显 然，这些无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的，通常也 是不可能的。合理的方法应该是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，这就 是无功补偿。 无功功率补偿就是借助于无功补偿设备为系统补充无功电功率，使得负载所 需的无功功率能就地提供，而不用从电网电源处获得。 无功补偿的作用主要有以下几点i 1 1l ： ( 1 ) 提高供电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗； ( 2 ) 稳定受电端及电网的电压，提高供电质量，在长距离输电线中适合的地点 设置动态无功补偿装置，还可以改善输电线系统的稳定性，提高输电能力； ( 3 ) 在三相负载不平衡的场合，通过适当的无功补偿，可以平衡三相的有功及 无功负载。 1 2 课题背景及研究的意义 铁合金冶炼及矿热炉生产在我国国民经济中占有重要地位，不断对矿热炉设 西安建筑科技大学硕士学位论文 备进行技术改造，同时提高其生产过程自动化具有重要的意义。但是从总体上看， 我国冶金矿热炉生产的设备比较落后，生产率较低，能耗高，污染严重。铁合金 生产还大有潜力可挖，因此，改进矿热炉生产设备，提高矿热炉生产过程的自动 化仍是铁合金工业的重要课题之一。 矿热炉是一种用途广泛、式样众多的电炉，在冶金工业中，它可以用于冶炼 铁合金、冰铜等，在化学工业中，它可以用于冶炼电石、黄磷、刚玉等。它的工 作原理是：将电源电极插入由炉壁及炉料构成的坩埚中，通过控制电极端部与炉 料间的距离，产生电弧，将电能转换成热能，将炉料融化，形成还原反应所需的 高温环境，同时供给反应所吸收的大量热能，最终形成产品。 矿热炉是一种耗电量十分巨大的电炉，一般都是几千千伏安，甚至几万千伏 安。其产品单位重量消耗的电能是十分可观的。根据第三次全国工业普查统计， 全国有矿热炉1 0 6 6 台，而矿热炉生产功率因数低，一般只达到o 7 左右。为了有 效地利用电能，就必须充分利用设备容量，提高它们的有效功率。如何提高入炉 功率是铁合金厂家降低成本，提高产品产量的重要手段。而将自动无功补偿技术 应用于矿热炉，对国家节约电能，对企业增加产品产量都具有重大经济意义。 另外随着我国国民经济的不断发展，产品质量和产品成本在工业生产中占有 越来越高的地位。矿热炉为低电压大电流设备。其短网的阻抗虽然很小，但电流 较大，因此短网上的压降较大，对矿热炉的影响很大。冶炼过程中，电流略有改 变，使得三相电极电压不平衡，从而造成三相电极热力不在一个平面上，对炉况 有较大的影响。炉况的好坏，会影响到冶炼产品的质量。炉况不好，使得产品质 量较低。所以对矿热炉进行自动无功补偿，能平衡三相电极的电压，稳定电极端 部的冶炼电压，补偿短网的电压降，对矿热炉的炉况也能大为改善，对提高产品 质量，降低产品成本，提高产品在市场经济中的竞争能力，都具有现实意义。 1 3 无功补偿的现状 所谓无功功率补偿，是指在电网中安装并联电容器、同步调相机等容性设备， 以供给感性负荷消耗的部分无功功率，减少电网电源向感性负荷提供的、由输电 线路输送的无功功率，从而减少了无功功率在电网中的流动。在长距离输电中选 择合适的地点设置无功动态补偿装置，还可以改善电网稳定性能，提高输电能力。 在受电端侧，合理配置无功，可以提高供用电系统及负载的功率因数，降低设备 容量，提高供电能力，减少功率损耗。 无功补偿的作用已得到普遍重视，电力系统每年都要投入较大资金用于功率 补偿，主网2 2 0 k v 平均功率因数己由上世纪8 0 年代的0 6 左右，提高到0 9 以上， 对降损节能起到了显著的作用，较大地提高了电力企业的效率【3 】。 2 西安建筑科技大学硕士学位论文 提供无功功率有两条途径：一是输电系统提供；二是补偿电容器提供。如果 由输电系统传输无功功率，则设计输电系统时，既要考虑有功功率，也要考虑无 功功率，将造成输电线路及变压器损耗的增加，降低系统的经济效益；而用补偿 电容器就地提供无功功率，就可以避免由输电系统传输无功功率，从而降低无功 损耗，提高系统的传输功率。当前，国内外广泛采用并联电容器作为无功补偿装 置。这种方法安装方便、建设周期短、造价低、运行维护简便、自身损耗小。 早期无功补偿装置的典型代表是同步调相机。同步调相机不仅能补偿固定的无 功功率。对变化的无功功率也能进行动态补偿。至今在无功补偿领域中这种装置 还在使用，但这种补偿手段已显陈旧。 并联电容器的成本较低。把并联电容器和同步调相机相比在调节效果相近的 条件下，前者的费用要节省很多。因此，电容器的迅速发展几乎取代了输电系统 中的同步调相机。 静止无功补偿装置( s v c ) 近年来获得了很大发展，已被广泛用于输电系统波阻 抗补偿及长距离输电的分段补偿，也大量用于负载无功补偿。其典型代表是固定 电容一晶闸管控制电抗型无功补偿器( f i x e dc a p a c i t o r ，t h y r i s t o r - c o n t r o l l e dr e a c t o r t y p es t a t i cv a rc o m p e n s a t o r , f c - t c rs v c ) 。静止无功补偿装置的重要特性是它能 连续调节补偿装置整体的无功功率。这种连续调节是依靠调节t c r 中晶闸管的触 发延迟角a 得以实现的。 下面对静止无功补偿器做一些简单的介绍。 1 3 1 静止无功补偿器概述 静止无功补偿器( 以下简称s v c ) 是目前电力系统中应用最多、最为成熟的并联 补偿设备，它也是一类较早得到应用的f a c t s 控制器。s v c 包括与负荷并联的电 抗器或电容器，或二者的组合，且具有可调，可控部分。可调，可控电抗器包括晶闸 管控制的电抗- 器( t c r ) 或晶闸管投切的电抗器( t s r ) 两种形式。电容器则通常包括 与谐波滤波器电路结合成一体的固定的或机械投切的电容器，或在需对电容进行 高速或非常频繁投切时所采用的晶闸管投切的电容器( t s c ) 等形式。 我国自2 0 世纪8 0 年代从a b b 、s i e m e n s 等跨国公司引进s v c 装置，至今 已有数十套进口s v c 设备，安装于沈阳、江门、郑州和株洲等地的5 0 0 k v 变电所 以及大型的冶金企业。同时，经过近2 0 年来的消化吸收，我国已有独立生产成套 s v c 装置的能力。 s v c 装置是一种快速调节无功功率的装置，它可使所需无功功率作随机调整， 从而保持在冲击性负荷连接点的系统电压水平的恒定。它可有效抑制冲击性负荷 引起的电压波动和闪变、高次谐波，提高功率因数，还可实现按各相的无功功率 西安建筑科技大学硕士学位论文 快速补偿调节实现三相无功功率平衡，使负荷处于稳定、安全、可靠的运行状态。 s v c 由可控支路和固定( 或可变) 电容器支路并联而成。 1 3 2s v c 的几种类型 一、固定电容晶闸管控制电抗型无功补偿器( f c - t c rs v c ) 固定电容- 晶闸管控制电抗型无功补偿器( f i x e dc a p a c i t o r , t h y r i s t o r - c o n t r o l l e d r e a c t o rt y p es t a t i cv a tc o m p e n s a t o r , f c t c rs v c ) 的单相原理如图1 1 所示，其中 电容支路为固定连接，t c r 支路采用触发延迟控制，形成连续可控的感性电抗， 通常t c r 的容量大于f c 的容量，以保证既能输出容性无功也能输出感性无功。 实际应用中，常用一个滤波网络( l c 或l c r ) 来取代单纯的电容支路，滤波网络在 基频下等效为容性阻抗，产生需要的容性无功功率，而在特定的频段内表现为低 阻抗，从而能对t c r 产生的谐波分量起滤波作用。 ! 呈 。 u 图1 1f c t c r 型s v c 的单相结构 f c - t c r 型s v c 总的无功输出( 以吸收感性无功功率为正) 为t c r 支路和f c 支路的无功输出之和，即q = q ，一q 。图1 2 所示为无功输出与需求之间的关系曲 线，纵坐标为无功输出，横坐标为无功需求，最下面的平行线表示f c 输出的容性 无功( 假设输入电压有效值不变) ，最上面的斜线表示t c r 的无功输出，中间的斜 线是f c t c r 的合成输出。当需要最大的容性无功输出时，将t c r 支路“断开”， 即触发延迟角口= 9 0 0 ，逐渐减小触发延迟角a ，则t c r 输出的感性无功增加，从 而实现从容性到感性无功功率的平滑调节。在零无功输出点上，f c 输出的容性无 功和t c r 的感性正好抵消，进一步减少a ，则t c r 输出的感性无功超过f c 输出 的容性无功，整个装置输出净感性无功，当a = 0 0 时，t c r 支路全导通，装置输 出的感性无功最大。 4 a i - 、 西安建筑科技大学硕士学位论文 岛武k 影。 避q c q 一麟 1 细l 一7 q c ；u l c 图1 2f c - t c r 型s v c 的无功输出与需求之间的关系曲线 二、晶闸管投切电容晶闸管控制电抗型无功补偿器( t s c t c rs v c ) t s c 型s v c 装置不产生谐波，但是只能以阶梯变化的方式满足系统对无功的 需要；f c t c r 型s v c 响应速度快且具有平衡负荷的能力，但由于t c r 工作中产 生的感性无功电流需要固定电容中的容性无功电流来平衡，因此在需要实现输出 从额定感性无功到容性无功的调节时，t c r 的容量是额定容量的两倍，从而导致 器件和容量上的浪费，造成了客观的经济损失。 晶闸管投切电容晶闸管控制电抗型无功补偿器( t h y r i s t o rs w i t c h e dc a p a c i t o r , t h y r i s t o r - c o n t r o l l e dr e a c t o rt y p es t a t i cv a tc o m p e n s a t o r , t s c - t c rs v c ) 可以克服 上述两者的缺点，与f c - t c r 型s v c 比较，具备更好的运行灵活性，并有利于减 少损耗。 t s c t c r 型s v c 的单相结构如图1 3 所示，根据装置容量、谐波影响、晶闸 管阀参数、成本等而由 条t s c 支路( 或者容性滤波器支路) 和m 条t c r 支路构成， 图中n = 2 ，m = l 。各t s c 、t c r 参数一致，通常t c r 支路的容量稍大于t s c 支路 的容量。 西安建筑科技大学硕士学位论文 图1 3t s c - t c r 型s v c 的单相原理图 在额定电压下，t s c t c r 型s v c 在所有t s c 支路投入而t c r 支路断开时， 输出最大的容性无功功率绞一；在所有的t s c 支路断开而t c r 支路投x ( a = 0 ) 时，输出最大的感性无功功率骁一；当要求装置输出容性无功，且q q c 一时， 则投入七条t s c 支路，使侍z k - - 1 蜴一 q l i 报警电压高限赋初值 i 电流低限赋初值 l a c o ，a c l 清零 i 位存储区初始化清零 i 计时器当前值清零 l ( 返回主程序 ) 图5 2 初始化子程序流程图 目的：将模拟量输入转化为数字量，采用指针循环对采样数据进行平均值滤波， 得到比较精确的电压、电流及功率因数值。求出各相电压和功率因数的乘积，并 通过调用最大最小值子程序得到最大最小乘积结果和对应的最大最小相。根据这 些结果去进行投切判断。 。 模拟量处理子程序流程图如图5 3 所示。 西安建筑科技大学硕士学位论文 5 2 3 投切处理子程序 图5 3 模拟量处理子程序图 目的：本设计的核心内容，通过投切判断子程序进行电容的投切来达到无功 补偿的目的，提高功率因数。 基本思想：投切间隔时间到，进入子程序，判断是否过压，电流是否低，相 位判断，以及与功率因数平衡范围比较进行综合投切。投切电容的顺序按照“先 进先出，后进后出”原则，即最先投入的电容最先切除，最后投入的最后切除， 实现“循环投切”。使电容得到均衡利用，达到延长电容寿命的目的。为了充分利 用电容资源，本课题采取先整体投入，再根据“有功”是否平衡，来调节电容的投入 量。在调节过程中，至少保持一相的电容量完全投入。 为了保证在炉子运行异常情况下，某相电容被完全切除，导致整体功率因数 下降，本课题先判断单相是否切除了一半电容，若已经切除一半电容，则不继续 切除电容，相当于一部分“静补偿”。 投切处理子程序如图5 4 所示。 西安建筑科技大学硕士学位论文 5 2 4 投算法与切算法子程序 图5 4 投切处理子程序 目的：实现电容分组投入，每相采用2 4 个开关量输出。 那么对2 4 个开关量实现“先进先出，后进后出”，我们采用对一个双字( 3 2 位) 进行控制。 在电容投入过程中，首先给这个双字赋值“l ”；然后对这个双字进行左移1 位操作，并和原双字相或；最后，当这个双字的第2 4 位为“l ”时，将高8 位置 “l ”o 在电容切除的过程中，使当前的输出双字右移1 位，并与原双字相与，结果 输出；当结果的第2 4 位为“o ”时，将高8 位清“0 ”。 投算法子程序流程图如下图5 5 所示，切算法子程序流程图如下图5 6 所示。 西安建筑科技大学硕士学位论文 图5 5 投算法子程序 图5 6 切算法子程序 西安建筑科技大学硕士学位论文 第六章运行和调试 调试步骤分为： 1 硬件结构的调试 2 接入系统的调试 3 初试 4 运行调试 5 负载变化后的动作情况 在无功综合控制装置的硬件、软件设计完成之后，进行了整机的调试。为验 证装置在原理、方法、设计和工艺等方面的合理性，根据国家有关标准和行业标 准进行了试验。试验项目有：功能试验、性能试验、绝缘电阻测试、介质强度测 试、电源波动试验等。试验结果表明装置动作准确、设计合理、性能优良。 6 1 硬件的调试 硬件设计安装完成后，制作分成四个模块：p l c 部分、触摸屏显示模块、电 容柜部分、控制柜部分。 一，电源模块的安装调试 电源安装完成后，通电检测是否为+ 2 4 v 和2 4 的直流电压输出。然后再将电 源和用电设备连接，以免烧坏设备。 二、p l c 部分的安装调试 在本模块中，预先编制一段简单的开关量输入输出程序，然后运行该程序， 通过p l c 模块指示的显示结果，检测每个模块单元的好坏。 三、触摸屏显示模块的安装调试 首先，判断触摸屏显示模块是否正常：先编制一段简单的全部显示的小程序； 然后调试通讯参数，将程序下载、运行以判断通讯是否正常及该模块运行是否正 常。 四、接入系统的安装调试 ( 1 ) 模拟量接入部分的调试 1 ) 测相电压传感器的线性 首先，使用调压器使相电压互感器的输入端在o v 2 5 0 v 之间变化，测其输出 端。其次，将输入端电压调为2 2 0 v ，测互感器的输出端，调节电位器，使其输出 电压为8 8 v 。 然后，调节调压器使互感器的输入端分别为：1 8 0 v 、1 9 0 v 、2 0 0 v 、2 1 0 v ，2 2 0 v 、 西安建筑科技大学硕士学位论文 2 3 0 v 、2 4 0 v 、2 5 0 v ，测出输出端的电压，并记录这些试验结果。我们得出：相电 压互感器的线性较好。根据测得的电压值计算测量误差，试验结果最大相对误差 没有超过0 1 。 2 1 电流传感器的调节 首先，在标准台上，在电流互感器的输入端加入3 0 0 a 的标准电流，测互感器 的输出端，调其电位器将此输出电压调至1 0 vo 然后，分别加入3 0 0 a 、2 8 0 a 、2 5 0 a 、2 0 0 a 、1 0 0 a 、0 a 的电流，测其输出端， 记录试验数据，根据试验结果计算测量误差，试验结果最大相对误差没有超过 0 1 。 3 ) 功率因数传感器的调节 调节输入电压和电流的相位差，根据装置显示的无功功率计算测量误差，使 其在i o 、5 0 、：l ：1 0 0 、+ 3 0 0 、士4 5 0 、6 0 0 情况下，试验结果最大相对误差没 有超过士0 - 3 。 ( 2 ) 开关量接入部分的调试 开关量输入端子分别加d c + 2 4 v 电源，此时有对应开关量输入的变化。检查 相应开关量输入显示和开关量输出是否正常。 6 2 软件调试 软件调试采用模块化程序设计思想，首先调试子程序，然后逐级迭加调试。 ( 1 ) 电流、电压、及功率因数读取显示子程序 在输入端加上标准电压、电流，l c d 显示是否准确。同时调节电压、电流、 功率因数，判断模拟量处理结果显示是否准确。 ( 2 ) 手动子程序的调试 当手动开关打开后，进入触摸屏手动设定子程序，结合液晶显示的界面判断 手动是否正确，设定是否准确。 6 3 整机调试 系统硬件、软件分模块调试之后，我们进行了整机的运行调试。 一、初试 ( 1 ) 接通直流工作电源后，面板上只是电源灯发光。 ( 2 ) l c d 显示运行监视界面。 ( 3 ) 不加模拟量的情况下，使装置运行，各输出回路处于非动作状态。 二、整机运行调试 4 8 西安建筑科技大学硕士学位论文 功能试验步骤如下： ( 1 ) 装置加模拟量后，接通电源，装置自行进入运行监视界面。按确认键后进 入参数设定界面，设定值修改正常。 ( 2 ) 将装置设置为手动运行方式时，按下手动开关，装置能正确工作。 ( 3 ) 用精密测试电源提供模拟量输入，调节测试电源的电压、电流、电流和电 压的相位差，反复模拟大功率矿热炉可能出现的各种情况，如电压、无功的各种 变化，波动等，结果表明装置动作正确，在输入模拟量满足闭锁条件下对装置进 行了闭锁，并发出了报警信号。 通过安装无功补偿控制器，电压处在合格的范围内，电路的功率因数有了很 大的提高。通过试验表格，我们可以很明显的看出补偿前和补偿后的电压，功率 因数的变化。 表6 1 本系统加入低压无功功率补偿前后比较 补偿前补偿后 电压：1 4 5 5 3 v 功率因数：o 8 2电压：1 5 2 i o v 功率因数：0 9 0 电压：1 4 7 5 6 v 功率因数：0 8 3 电压：1 5 2 6 1 v 功率因数：0 9 l 电压：1 4 9 1 2 v 功率因数：0 8 4 电压：1 5 3 3 3 v 功率因数：0 9 1 电压：1 4 8 4 1 v 功率因数：0 8 4 电压：1 5 2 4 2 v 功率因数：0 9 1 电压：1 5 0 8 3 v 功率因数：0 8 5电压：1 5 3 0 2 v 功率因数：o 9 2 我们可以看出该控制器自动投切电容，提高了电压质量，保证了合格的功率 因数。 西安建筑科技大学硕士学位论文 回顾与展望 本论文研究探讨了低压电容补偿技术的原理及实际应用。在国内低压无功补 偿绝大多数都是针对3 8 0 v 以上低压配电网的大背景下，以矿热炉为研究对象，经 过长期研究和艰苦探索，终于开发出了低压电容补偿智能控制装置。事实证明， 矿热电炉在加装低压电容补偿智能控制装置后，矿热炉的产量得到明显提高、电 耗下降，实现了预期效果，本课题取得圆满成功。 本论文首先针对目前冶金矿热炉低电压、大电流的特点，以及长期运行功率 因数低的缺点，阐明对其进行低压电容无功补偿的意义；接着阐述了无功补偿方 式的研究现状，新型无功补偿器( s v c ) 的基本结构和简单的控制原理以及各种补偿 方式的优缺点；最后重点研究探讨了低压电容补偿智能控制装置的工作原理、硬 件设计及软件设计技术。 本文分析并指出了以往低压电容补偿装置的投切控制判据的不足之处，并结合 现场的实际情况，提出了采用功率因数结合矿热炉电极电压、炉变一次侧电流的 综合投切控制判据，克服了以往投切判据的缺点。此外，结合德国西门子可编程 控制器对系统进行自动控制，实验证明其精度和速度可满足现场需求。 虽然本论文取得了预期的效果，但有些问题还须深入研究，今后需要进一步 开展的工作主要有： 根据矿热炉的实际运行参数，做出更加精确的数学模型，使得控制方案也能 更加有针对性，使炉况更趋于稳定。对产品的质量和产量都会有更好的影响。 深入研究静止无功补偿器( s v c ) 的特性，以矿热炉为研究对象，做出相应的控 制模型，对其投入和产出进行预算，得出即经济又实用的补偿方案。 西安建筑科技大学硕士学位论文 参考文献 【1 】王兆安，杨君，刘进军谐波抑制和无功功率补偿【m 】机械工业出版社，2 0 0 4 【2 】秦增煌电工技术【h q 高等教育出版社，2 0 0 2 【3 】蔡敏电网无功补偿方式的探讨阴华中电力，2 0 0 4 ，1 7 ( 2 ) ：2 3 - 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