功率因数自动调节器设计

1、无功负荷的变化，不能始终保持功率因数和 电压质量在规定的范围，所以无功的自动控制是 一个值得研究的课题。无功功率问题，根据世界各个地区电力系统近数十年来的经验，积累了大量资料，我 国电力系统亦同样积累了很多宝贵的经验，广泛应用到生产实践中去是有一定重要价值的。有效的无功补偿有非常大的经济效益和社会效益，主要表现在:减少线路损耗。就全国讲，线路损耗约占据12%其中主要是无功分量引起的损 耗， 若无功线损降低50-60% 年便可节电500亿度左右，相当于半个三峡工程的发电量。这种 不消耗一次能源，便可增大发电量的工程是绝好的绿色工程。且投资极小，见效快。避免罚款。我国电力部及物价局“尖于颁发功率因

2、数调整电费办法通知”中规 定，功率因数0.94时，减少电费1.1%功率因数0.6时增加电费15%例如一个315KVA的变 压器，功率因数从0.6提高到0.94以上，年奖罚差3-4万元。不需额外投资，便可以实现扩容。进行无功补偿后，便可提高用电承载率，变压器 可满负荷运行。例如一台315KVA的变压器，cos=06负荷的变压器只能提供优质服务 189KW的有功功率，不能承受300KW左右的容量，需要购买一台500KVA的变压器替 换。将功率因数由0.6提高至（J0.98，相当于扩大了 63%即有功由189KW提高到309KW可 基本满足需要的容量，便节省了一台500KVA的变压器，经费约三四十万

3、元。改善电能质量，延长了电器寿命，提高了产品质量。电能质量用电压和频率二个指标来进行衡量，电压的稳定性取决于无功功率的平衡。 频率的稳定性取决于有功功率的平衡，而电压的稳定与否又直接影响电器寿命，影响机械加 工精度。如果电压稳定性提高5%则仅照明灯（寿命延长50%）全国一年既可节约数亿元。至于因电压不稳、供电不足而造成废品、次品、设备减寿、停产、停电等各种 损失更是难以统计的。在电网运行中，因大量非线性负载的运行，除了要消耗有功功率外，还要消耗一定 的 无功功率。负荷电流在通过线路、变压器时将会产生功率与电能的损耗，由电能损耗 公式可 知，当线路或变压器输送的有功功率和电压不变时，线路损耗与线

4、路功率因数的平方成反 比。功率因数越低，电网所需要的无功功率就越多，线路损耗就越大。因此，在受电端安装 无功补偿装置，可以减少负荷的无功功率损耗，提高功率因数，降低线路损耗。在电力系统中要设法减小相位差札提高COS的值，称为提高功率因数；提高功率因 数，以降低无功功率，减少电能损失。由下式可以看出：R=aC0S _22R （X1-XC）若能使Xi-Xc为零，则值为最小，功率因数最高，就是说如能使感抗和容抗最大限度 地相互抵消，则线路中功率因数为最高。由容抗抵消感抗（反之亦然）从而减小的方法称为功率因数补偿。进行功率因数补偿可以：降低无功电流，减小线路及变电设备的损耗。线路损耗的功率与负载电流平

5、方成 正比，功率因数提高了，无功电流大大减小，则线路上的损耗也大大减小了。可以改善供电电压质量。当功率因数提高后由于容性负载的加入，使线路末端的 电压比较平滑，起到了稳定电压的作用。提高系统的裕度。当系统的设备容量不变时，提高功率因数，相当于增加负载的 容量。提高电路的功率因数不是负载本身的功率因数有什么改变而是负载本身的性能及指 标将不受任何影响。由此可见，提高功率因数，不但是当今能源形势的缓解之策，也是尖系到国计民生 的 长远政策。能源是有限的，既然是不可再生的，我们唯一能做的就是减少浪费，高效 合理的 利用它们，这才是明智之举，是我们除了寻找代替能源以外的最有价值的事情。因此我们必须重视

6、电能的高效利用，不光在传输过程中，在使用过程中也是一样。这 不仅符合经济效率的规律，还是能源科学使用的具体表现。既然我们不能给后代生产出不可 再生资源，但我们可以高效使用它们，减少无谓的消耗，这跟我们为后人创造能源是同出一 辙的，具有相同的深远意义。1功率因数调控及意义本章首先介绍无功功率及功率因数的相尖知识，利用理论指导简单说明了功率因数的 意义，引出了无功补偿的木既念。接着阐述了无功补偿装置的发展概况及无功补偿技术的发展 趋势。1.1无功功率在交流电路中,由电源供给负载的电功率有两不中：一种是有功功率,一种是无 功功率。有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式

7、能量 （机械能、光能、热能）的电功率，。比如，5.5KW的电动机就是把5.5KW的电能转换为 机械能，带动水泵抽水或脫粒机脱粒；各种照明设备将电能转换为光能，供人们生 活和工作 照明。有功功率的符号用P表示，单位有瓦（W）、千瓦（KW）、兆瓦（酬）。无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维 持磁场的电功率。它不对外做功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设 备，要建立磁场，就要消耗无功功率。比如40W的日光灯，除需40多瓦有功功率（镇流器 也需消耗一部分有功功率）来发光外，还需80Var左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它不对外做功

8、，才称之为“无功”。无功功率的符号用Q表示，单位为乏（Var）或者千乏（kVar ）。无功功率决不是无用功率，对于主要靠电磁转换工作的电器设备，它的用处很大。电动 机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动，电动机的转子磁场就是靠从 电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁 场，在二次线圈感应出电压。因此，若没有无功功率，则电动机就不能转动，变压器也不 能变压,交流接触器也不能吸合在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。 如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么，

9、这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备 的正常运行。无功功率对供、用电产生一定的不良影响，主要表现在：A当视在功率一定时，降低了发电机有功功率的输出；降低了输、变电设备的供电能力；造成线路电压损失增大和电能损耗的增加；造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。从发电机和高 压输电线供给的无功功率，远远满足不了负荷的需要，所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要，这就是电网需要装 设无功补偿装置的道理。1.2功率因数电网中的电力负荷如电动机、变压器等，属于既有电阻又有电感的电感性负载，电感 性负载的

10、电压和电流的相量间存在着一个相位差，通常用相位角 睐表示。COS则称为功率因 数。功率因数是反映电力用户用电设备合理使用状况、电能利用程度和用电管 理水平的一项重要指标，三相交流电路功率因数的计算公式如式（1-1）所示：p= p = PC0S s_ p 2 Q 2_ 3UI（1-1 ）式中COS为功率因数；P有功功率，KW；Q无功功率，kVar；S视在功率，kVA ；U用电设备的额定电压，V；I用电设备的运行电流，A。功率因数分为自然功率因数、瞬时功率因数和加权平均功率因数。自然功率因数是指用电设备没有安装无功补偿设备时的功率因数，或者说用电设 备本身所具有的功率因数。自然功率因数的高低主要取

11、决于用电设备的负荷性质，电阻性负 荷（白炽灯、电阻炉）的功率因数较高，等于1，而电感性负荷（电动机、电焊机）的功率因 数比较低，都小于1。瞬时功率因数是指在某一瞬间由功率因数表读出的功率因数。瞬时功率因数是随 着用电设备的类型、负荷的大小和电压的高低而时刻在变化。加权平均功率因数是指在一定时间段内功率因数的平均值，其计算公式如式（1-2） 所示：cos二 有功功率（1-2）22有功电能无功电能1-3提高功率因数及其意义提高功率因数的方法有两种：一种是改善自然功率因数；另一种是安装人工补偿装置。 要改变自然功率因数，需要从改进电气设备和结构、性能等方面入手，这是生产厂 家要做的事。安装人工补偿装

12、置，这是可以办到的，比如一台发电机，其容量 Se定， 当发电机的电压和电流达到额定值时，假如电路的功率因数为cos，则发电机输出的有功功率为下式（13）所示：由式（1-3）可以看出，输出功率仅占发电机容量的50%发电机未能得到充分利用 但若为了增大功率的输出，再在电路中接入一些纯电阻或电感性的负载，则又将导致发 电机 的输出电流超过额定值，这是不能容许的，但如在负载的两端并联一个适当的电容器C （如 图11），则总电流11将减小到I （如图12 ），电路的功率因数就可以提高到cos （因P=Se COS 1 =0.5 Se（1 -3）为v1，故coscos1 ），如果并联一个合适的电容，贝助率

13、因数可达到09,其输出的有 功功率可提高到电机容量的90%这样发电机的利用程度就大大增高了。图1.1并联电容连接图在电力系统中要设法减小相位差，提高cos值，称为提高功率因数，以降低无功功 率，减少电能损失。进行功率因数补偿可以：降低无功电流，减小线路及变电设备的损耗。线路损耗的功率与负载电流平方成 正 比，功率因数提高了，无功电流大大减小，则线路上的损耗也大大减小了。可以改善供电电压质量。当功率因数提高后由于容性负载的加入，使线路末端的电 压平滑，起到了稳定电压的作用。提高系统的裕度。当系统的设备容量不变时，提高功率因数，相当于增加负载的容 量。提高电路的功率因数不是负载本身的功率因数有什么

14、改变而是负载本身的性能及指标 将不受任何影响由此可见，提高功率因数，不但是当今能源形势的缓解之策，也是尖系到国计民生 的长 远政策。能源是有限的，既然是不可再生的，我们唯一能做的就是减少浪费，高效合理的利 用它们，这才是明智之举，是我们除了寻找代替能源以外的最有价值的事情。因此我们必须重视电能的高效利用，不光在传输过程中，在使用过程中也是一样。这不 仅符合经济效率的规律，还是能源科学使用的具体表现。既然我们不能给后代生产出不可再 生资源，但我们可以高效使用它们，减少无谓的消耗，这跟我们为后人创造能源是同出一辙 的，具有相同的深远意义。1.4无功补偿装置的发展概况1.4.1同步调相机传统的无功功

15、率补偿装置是同步调相机(Synchronous Condenser-SC)。它是专门用来 产生无功功率的同步电机，在过励磁或欠励磁的不同情况下，可以分别发出不同大小的 容性 或感性无功功率。自20世纪30年代以来的几十年中，同步调相机在电力系统无功功率控 制中一度发挥着主要作用。然而，由于它是旋转电机，因此损耗和噪声都较大，运行、维护 复杂，而且响应速度慢，在很多情况下已无法适应快速无功功率控制的要求。所以，现在同 步调相的容量所占容性补偿容量的比例日益减少。142并联电容器无功补偿电容器也是传统的无功补偿装置，但它具有结构简单、经济、投切 方便、灵活等优点，在国内外得到了广泛应用。如今，电力

16、企业安装的并联电容器比例逐年 有所增加。由于电力电容器的容量是固定的，它并不随负载要求的变化而变化，所以就要将 电容器按一定的容量分组(目前有等容量分组和非等容量分组两种情况)，有了电容器分组 之后，就必须引入分组投切的策略，使电容器按照无功功率或功率因数的大小进行适当的投 切。143静止无功补偿装置早期的静止无功补偿装置(Static Var CompensatorSVC)是饱和电抗器(Saturated Reactor-SR)型的。从60年代开始，我国已有许多电力科技工作者从事低压配电网无功补偿这一课题的研 究，并设计了早期的无功补偿控制器。自80年代中期以来，颁布实施按功率因数调整电费

17、的政策后，我国电力用户在380伏配电室广泛采用了以交流接触器投切电容器 的成套装 置。随着电力电子技术的发展，80年代后期出现了以微处理器为核心的智能化产品，晶闸 管投切电容器无功补偿装置在国内陆续出现。现在国内低压配电网无功补偿 仍然以并联电容 器为主，晶闸管投切电容器也得到了较多的应用，而采用自换相的电力半导体桥式变流器来 进行动态无功补偿的装置DSTATCOM引起了越来越多国内研究者的尖注，但因其控制复 杂、成本高昂等诸多因素，其实际应用还有待时日。1.5无功补偿技术的发展趋势随着电力电子技术的日新月异以及各门学科的交叉影响，无功补偿技术的发展趋势主 要有以下几点：在城网改造中，运行单位

18、往往需要在配电变压器的低压侧同时加装无功补偿控制 器和 配电综合测试仪，因此提出了无功补偿控制器和配电综合测试仪的一体化的问题。快速准确地检测系统的无功参数，提高动态响应时间，快速投切电容器，以满足工作 条件较恶劣的情况（如大的冲击负荷或负荷波动较频繁的场合）。随着计算机数字控制技 术和智能控制理论的发展，可以在无功补偿中引入一些先进的控制方一法，如模糊 控制等。目前无功补偿技术还主要用于低压系统。高压系统由于受到晶闸管耐压水平的限制，无功补偿装置不能得到广泛的应用。因此，研制高压动态无功补偿的装置则具有重 要的 意义，尖键是解决补偿装置晶闸管和二极管的耐压问题。由单一的无功功率补偿到具有滤波

19、以及抑制谐波的功能。随着电力电子技术的发展 和电力电子产品的推广应用，供电系统或负荷中含有大量谐波。研制开发兼有无功补偿与电 力滤波器双重优点的晶闸管开尖滤波器，将成为改善系统功率因数、抑制谐波、稳定系统电 压、改善电能质量的有效手段。2本课题任务及整体设计方案2.1本课题的主要任务本课题的任务书如下：低压电力网中合理控制无功功率对降低线路损耗、维持电压 水 平、提高线路输送容量有重要的作用，广泛了解目前进行无功调节的主要技术手段及当前的 应用情况，分析和设计无功功率调节的原理和实现，在设计中深入了解无功功率与电压调节 的制约矣系。根据配电系统的基本运行要求，设计一套无功功率控制装置：以单片机

20、作为核心，设 计无功功率控制器，用于对配电系统的功率因数进行监视、具有无功功率调节功能，当无功 功率不足时，采取并联静电电容补偿；设计电容器通过自动开尖控制投切的系统图，设计 电容器投切控制电路原理图；设计实现静止无功自动调控的控制流程，使 系统功率因数维 持 0.90-0.95 之间。制作演示装置，选择实现控制器的某项典型功能，例如功率因数测量或电压检测，设 计相应数据输出的人机接口等，自行完成装置的制作调试，提供较详细的软件流程图和硬件 设计图纸。2.2整体设计方案根据要求，本设计以10KV配电系统为対象，其简单的系统模型如下图2. 1所10KV扌 2000KVA10K唤荷1图2 1 10

21、KV配电系统图课题任务中主要任务为设计一套无功功率控制装置，此装置以单片机为核心，具有对配电系统功率因数进行测量，功率因数显示和投切电力电容器进行无功功率补偿的功 能。 据此要求，可以设想该方案的整体框架为下图2.2所示。A相电压 互感器波形辑路方波逻电单片机lg稳煌罷 TOT益器*駢目功率因数显示I肘盹率因数蘇+1匚相功率因数显示4尺立节:串彳I哥言图2.2无功补偿控制装置整体设计框图图2.2所示该系统硬件结构框图中，单片机AT89C51是本系统的核心，实现数据处 理、输入、输出控制等功能。通过8051计算出系统功率因数，并通过LCD显示电路显示 出来。把计算出的功率因数与规定的因数比较看看

22、是否符合要求，当功率因数低于要求时， 通过控制补偿电路实现对检测电路的补偿。功率补偿器的外围电路还包括电压、电流相位差 检测电路，此部分电路主要用来检测电路现在的功率因数，通过比较器和由D触发电路鉴相 电路把电压信号转化为数字信号；三相功率因数显示电路，主要用到LCD液晶显示器。投 切电容电路中用晶闸管来作为控制开尖实现柔性投切；还接上RS-232C接口，向上位机传 递系统运行状态信息，以适应将来配电网控制发展趋势。为了减少外围芯片的数量，本系统 也可采用一块CPLD 芯片 一 ispLSI 048E，把 74LS373、D触发器、与门、非门等外围器件写入其中本设计框图主要包括四大组成部分：相

23、位差检测电路、三相功率因数显示电路、电容 器组及其投切控制电路、RS-232C串行通信接口电路。其中相位差检测电路的作用是 检测 配电线路电压和电流之间的相位差值，结果送入单片机中进行功率因数的计算，得出当前配 电线路的功率因数值。三相功率因数显示电路的作用是通过LCD来显示各相功率因数的值。电容器组及其投切控制电路的作用是电容器按照不同的容量进行分组，通过 电容器组投切控制电路控制其适当容量的电容器组的投切。RS-232C串行通信接口电路的作用是留出的一个扩展接口，方便日后可能进行的与上位机进行串行通信。根据此设计框架，在下面的设计中将分章节来分别介绍相位差检测电路、三相功率因 数显示电路、

24、电容器组及其投切控制电路、RS-232C串行通信接口电路四大组成部分。23单片机介绍本设计中各电路的核心器件是8051单片机，下面就单片机的主要结构及功能作一个简要的说明单片机AT89C51的硬件结构下图2 3为AT89C51的硬件结构图。AT89C51单片机的内部结构与MCS-51系列 单片机的构成基本相同。CPU是由运算器和控制器所构成的。运算器主要用来对操作数进行 算术、逻辑运算和位操作的。控制器是单片机的指挥控制部件，主要任务的识别指令，并根 据指令的性质控制单片机各功能部件，从而保证单片机各部分能自动而协调地 工作。它的程 序存储器为8K字节可重擦写Flash闪速存储器，闪烁存储器允

25、许在线+5V电擦除、电写入或 使用编程器对其重复编程。数据存储器比51系列的单片机相比大了许多为256字节RAM。AT89C51单片机的指令系统和引脚功能与MCS51的完全兼容。图23单片机结构框图单片机主要性能参数如下:8K字节可重擦写Flash闪速存储器1000次可擦写周期伞静态操作：0Hz-24MHz三级加密程序存储器256X8字节内部RAM32个可编程I/O 口线3个16位定时/计数器8个中断源可编程串行DART通道低功耗空闲和掉电模式单片机AT89C51的外部引脚图如下图2 4所示:F1.0 匚140b VCCPI. 1 匸39b FCL OADO)P1.2 匚86 PO. 1AD1

26、)匚37p PO 2AD2)FL. 4C536二 P0. 3(AD3)PI屈匚635口 PO. 4(AD4)Fl Pr-34n PO. 5AD5JPI. 7C33 F0. 6 (AD6)驶靈L_32 PO. 7AD7)(RXC)PS. 0 匚1031 EAA/PF(TXD)P3. 11130 ALE/PRX(iHTO)PS. 2 I ：12Z9= PSEN(INT1JP3. 3C1328 P2. 7(A15)(T0JP3. 4 匚Id27 P2. 6A14)(T1)F3. 5C1526 PZ 5A13)(WR)P3. 6 匚1625 P2 4CA12)(RD)F3 7ir24 PN3(A11)

27、5CTAL2 匚1823 P2. 2(AID)XTAL1 匚1922 P2.CWDC20210TKD图6.1 RS- 232C硬件连接图AT89C51 的 TXD、RXD 与 MAX232C 的 T1IN、RIIN 管脚相连。MAX232 将发送 的 串行数据转换为RS-232C标准的电平信号发送到接收端，产生发送中断，供单片机或者计 算机处理；反之，MAX232将接收的RS- 232C标准的电平信号转换为串行的数据传给 AT89C51，产生接收中断，供单片机处理，这样就完成了RS- 232C接口通信功能。两台计算机通信时，由于以TTL电平传输数据的方式，抗干扰性能差，传输距离短，通 常要借用

28、现成的公用电话网，但是电话网是300-3400HZ的音频模拟信号设计的，其频 带有限，不能进行二进制数字量的传输。因此，在发送时需要利用调制器把数字信号转化为模拟信号，然后送到通信线路上去，再由解调器把从通信线路上收到的模拟信号转 化成数字信号。6.2 MAX232 与 AT89C51 的接口电路AT89C51单片机内部的串行口，大大扩展了它的应用范围。利用串行口可以实现单片 机之间的点对点的串行通信、多机通信以及单片机与PC机间的单机或多机通信。AT89C51的P3.0与P3. 1除了具有一般的I/O 口线外，还可以作为串行输入口和串行 输出 口。可以将P3.0与RIIN连接，P3. 1与T

29、1 IN连接。如图6.2所示。+5VVCC GW14Ri TSM2 32P3.aTiin图6.2 AT89C51与MAX232的连接图7系统抗干扰方法硬件电路设计完后，还要考虑到抑制干扰的问题，这样整个系统设计才完善起来。下面 来介绍产生干扰的原因及解决方法。7.1干扰的形成影响单片机系统可靠安全运行的主要因素主要来自系统内部和外部的各种电气干 扰，并 受系统结构设计、元器件选择、安装、制造工艺影响。这些都构成单片机系统的干扰因素， 常会导致单片机系统运行失常，轻则影响产品质量和产量，重则会导致事故，造成重大经 济损失。形成干扰的基本要素有三个：A 干扰源。指产生干扰的元件、设备或信号，用数学

30、语言描述如下：du/ dt，di/ dt大的地方就是干扰源。如：雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可能成为干扰源。B传播路径。指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。典型的干扰传播路径是 通过导线的传导和空间的辐射。敏感器件。指容易被干扰的对象。如：A/D、D/A变换器，单片机，数字IC,弱信号 放大器等。7.2干扰的分类干扰的分类有好多种，通常可以按照噪声产生的原因、传导方式、波形特性等进行不同 的分类。按产生的原因分，可分为：放电噪声、高频振荡噪声、浪涌噪声；按传导方式分， 可分为：共模噪声和串模噪声；按波形分，可分为：持续正弦波、脉冲电压、脉冲序列等 等。7.3抗干扰的措施抑制干

31、扰源：抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源的du/dt, di/dt。这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则，常常会起到事半功倍的效果。减小干扰源的 du/dt主 要是通过在干扰源两端并联电容来实现。减小干扰源的di/ dt则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。切断干扰传播路径：按干扰的传播路径可分为传导干扰和辐射干扰两类。所谓传导 干扰是指通过导线传播到敏感器件的干扰。高频干扰噪声和有用信号的频带不同，可以 通过在导线上增加滤波器的方法切断高频干扰噪声的传播，有时也可加隔离光耦来解 决。电 源噪声的危害最大，要特别注意处理。所谓辐射干扰是指通过空间辐射传播到敏感器件的干 扰。

32、一般的解决方法是增加干扰源与敏感器间的距离，用地线把它们隔离和 在敏感器件上加 蔽罩。提高敏感器件的抗干扰性能：提高敏感器件的抗干扰性能是指从敏感器件这边考虑 尽量减少对干扰噪声的拾取，以及从不正常状态尽快恢复的方法。8结论随着我国电力建设的飞速发展，电力供应紧张状况有了很大缓解，但各区间发展不平 衡。对电力供应相对充足的地区，人们开始尖心供电质量，诸如谐波分量、电压波动等；对 电力供应相对短缺的地区，面临的主要问题仍然是如何科学、合理地调节电力供应，充分发 挥发电、输电、供电设备的能力，减少线路和变压器中的电力损耗等问题。为提高供电质 量，确保电网的经济运行，目前不少省网要求在380V/ 2

33、20V配网系统里，10OkVA以上的 变压器都应安装无功补偿器，使功率因数cos在0.9-0.95范围内。提 高功率因数的重要 意义在于：可充分发挥电力设备的潜在能力；减少线路上的电流，从而降低供电线路上的损 失。目前，国内外厂家的功率因数补偿控制器，功能比较单一，且工作原理基本上都是功率 因数检测、控制型，即利用PP、CT实时检测电网中的电压、电流直以及电压和电流间的 相位尖系，通过计算处理得到cos的值，然后再与设定值比较，从而确定补偿电容器的投切。但是现场用户的负载千差万别，工作状态极为复杂， 同时还有电网自身的质量问题，使得许多在实验室条件下较为理想的产品，一旦投入现场运 行，便会出现

34、这样那样的问题，如精度下降、频繁投切、甚至会出现失控现象；同时，电容 的投、切还不可回避地引起电压、电流的波动和冲击，影响供电质量及设备使用寿命。在这次设计过程中我碰到了一系列问题，例如在选择电容器的容量上，在单片机接口的 使用上，以及补偿电容器组的容量确定、分组方式上等。虽然这个系统在理论上是可行的， 但我认为在实际中还有待改进，例如投切电容要做好抗干扰措施。频繁的投切可能造成系统 的不稳定，这些都是要注意的问题。本次设计完全可以达到设计所要求的指标。不过还要经过实际应用才能得以进一步的 改进。通过这次设计，我对无功功率补偿方面有了一个大概的认识，但还完全不够。我一定会 在后续的学习中加以提

35、高。我们都知道电容组的投切是当今功率因数控制的最行之有效的方 法之一，也是当今的应用热点。其中控制开尖的选择也相当重要。电力系统功率因数补偿是 一项利国利民的举措，我相信在专业人士的不断研制和开发下必将取得引人瞩目的成就。这 一成就将会为电能的高效使用带来福音。谢辞经过了这学期几个月来的反复查阅资料、整理材料、论文写作到最后的硬件制作与调 试，今天我终于顺利的完成了本毕业设计。在本次毕业设计中，我得到了罗奕老师的悉心 指导，罗老师在指导期间，以严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师 德，朴实无华、平易近人的治学态度，要求我们按照预期的设计进度，步步地展开工作。 在罗老师的指导下，

36、我把整个设计分成了多个任务多个模块，让我在设计的过 程中思路清 晰，有条不紊，同时罗老师一直在尖心并督促我的毕业设计进程，分模块分时期检查我的 成果，仔细地帮助解决毕业设计中遇到的许多问题，不断向我们传授分析问题和解决问题 的办法，并指出了正确的努力方向，经常教导我如何自己去查找资料，让我去图书馆和网 上查阅了许多与课题相尖资料，使我在毕业设计过程中少走很多弯 路。最后，罗老师对本 论文的初稿进行逐字批阅，指出其中的错误之处，使我有了明确 的思考方向，在这里非常 感谢罗老师的指导和帮助。毕业设计的顺利完成，也离不开院里领导和老师的尖心和帮助，在整个设计中，院里 的领导和老师也给予了我必要的指导

37、和督促，帮助我查资料和提供有利于论文写作的建议 和意见。在此也要感谢在大学期间所有传授我知识的老师，是你们的悉心教导使我有了良 好的专业课知识，这也是论文得以完成的基础。同时，身边的同学给了我许多的帮助，在我硬件及软件设计制作过程中遇到无法解 决 的困难的时候给予了我最真诚的鼓励和帮助，特别是在C语言的编程及语法问题上给了 我很多的指点，让我有信心完成课题的设计。最后感谢母校桂林电子科技大学，机电工程 学院多年来对我的教育与培养。同时感谢各位在百忙之中审阅和评议本论文的领导和老 师。参考文献余剑、宋红高精度智能低压无功功率补偿器的设计J. LLI西：电气电子教学学报，2004，26(3) .

38、67-75.侯博渊变电站无功补偿设备的运行与控制M.北京：水利水电出版社，1991.陆安定功率因数与无功补偿M.上海科学普及出版社，2004. 2.栗时平刘桂英，静止无功功率补偿技术M.北京：中国电力出版社，2006.王锡凡电力工程基础M.西安:西安交通大学出版社，2004.程启明单片机控制的功率因数自动补偿器J.电工技术杂志，1996,32 (2) ： 23-26.靳龙章、丁毓III 电网无功补偿实用技术中国水利水电出版社，1997. 8. 袁涛等单片机C高级语言程序设计及其应用M.北京：北京航空航天大学出版社，2001.季晓衡单片机C程序设计及应用实例M.北京：人民邮电出版社，2003.公

39、茂法单片机人机接口实例集M.北京：北京航空航天大学出版社，1998. 4.王卫东模拟电子电路基础M 西安电子科技大学出版社，2003. 2.江国强现代数字逻辑电路M.北京：电子工业出版社，2002. 晓喻电子制作J.电子制作杂志社，2005.陆坤等.电子设计技术M.成都：电子科技大学出版社，1997.谢自美电子线路设计.实验测试M.武汉：华中科技大学出版社，2003.丁镇生传感器及传感技术应用M.北京：电子工业出版社，1998.孙达昕用单片机测量三相电网功率因数角电气自动化双月刊 1992. 2.S. Poulsen, “Global and Danish reference year irr

40、adiation,” Danish TechnraSOgTaastrup, De nmark, 2002.R. W. Erickson and D. Maksimovic, Fundamentals of Power Electronics, 2nd ed. Norwell, MA: Kluwer,2001 .P. K. Modi, S.P. Singh and J.D. Sharma Fuzzy neural network based voltage stability evaluation of powersystems with SVCJ. Applied Soft Computing

41、, 2008 (8) ,1:657-665.方波程序：#include nreg51 h” sbitsc 仁 P1A0;sbit sc2=P1 Al；sbit pl=POAO;sbit xw=P0A3；sbit c1=P3A0；sbit c2=P3A1 ；unsigned int zq,t1 ,t2,t,e；void main()unsigned char a,b,c,d；void delay(unsigned int k)； TMOD=0 x02；TH0=256-100；TL0=256-100；TR0=1 ；ET0=1 ；EA=1；zq=50；t1=0；t=48；t2=48；e=t2a=1b

42、=0 c=0d=1while(1)if(pl&xw)delay(5); if(pl&xw)if(xw)t=t+10; t2=t; t1 =0; sc1 =1; if(a) sc2=1; b=0;else (zq-15) t=0; if(b) a=1; else a=0;e=t;if(pl)zq=zq+10; if(zq1000) zq=1000; while(pl) delay(200); C+; if(c5)&d) e=e-10; if(e0) e=0; t2=e; t1=0; zq=zq-20; if(zq0;i-) for(j=124;j0;j-);void tO(void) inter

43、rupt 1 using 0t1+;t2+;if(t1=zq)sc1=sc1; t1=0;if(t2=zq)sc2=sc2;t2=0;LCD头程序：#includeHreg51 .h#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define busy 0 x80sbit RS=P0A5;sbit RW=P0A6;sbit E=P0A7;/uchar 列=0,丁,2,3,4丁5丁6；7；8,9,3,七；砂,0”;/uchar b10;/*延时函数void delay_lcd(uchar k)uint g,h; for(g=0;gvk;g

44、+)for(h=0;hv60;h+); 、_ r . *尢 f 空操作7void nop()uchar a;for(a=1 ;a0;a-)；测忙函数void test_busy() P2=0 xff;RS=0; RW=1; E=1;nop(); nop();while(P2&busy) / 检测 LCD DB7 是否为 1E=0;nop();E=1；nop();E=0;/*写命令void write_command(uchar co)test_busy();RS=O; RW=O; E=0; nop();P2=co; nop(); E=1;nop();E=0;/*写数据*/void write_

45、data(uchar da)test_busy();P2=da;RS=1; RW=0; E=1;nop();E=0;/*初始化*/void initjcd(void)write_command(0 x3c);/ 0011 1000 LCD 功能设定,DL=1 (8 位),N=1 (2 行显示)delay Jcd(5);write_command(0 x06);/ 0000 0110 LCD 模式设定,I/D=1 (计数地址加 1) / delay_lcd(5); write_command(0 x01); 0000 0001 清除 LCD 的屏幕/ delay_lcd(5);write_command(0 x0c); / 0000 1111 显示屏幕/ delay_lcd(5);严指定位置显示数据*/void displayonechar(uchar x,uchar y,uchar dda)y=y&i;/限制x不能大于15，Y不能大于1x=x&15;if(y)x|=0 x40;若y为1 (显示第二行)，地址码为0X40 x|=0 x80; /