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編輯推薦: |
智能电容器是一种集成了现代测控技术、网络通信技术、自动控制技术、电力电子技术等先进技术的低压无功补偿装置。本书对智能电容器的开发设计 与应用技术进行了深入的讨论。综合展示了智能电容器的理论基础、开发设计和工程应用。
本书可作为从事智能电容器装置及产品设计和制造的技术人员以及产品应用的技术人员的参考书, 从本书中可同时了解到产品设计和工程应用的相关技术。
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內容簡介: |
本书主要介绍智能电容器的开发设计与应用技术。首先介绍智能电容器的发展,概括了无功补偿设备发展历史与智能电容器产品的兴起和发展过程,总结了智能电容器的特点,为无功补偿设备智能化和模块化的发展提供参考。详细论述了智能电容器的结构,并给出了智能电容器模块化关键技术,提出了智能电容器主电路结构和参数的设计原则与方法,为智能电容器无功补偿设备的开发和设计提供了技术指导。在作为智能电容器核心部件的控制器的功能和设计技术中,提出了控制器设计的原则和方法,并对控制器中控制方法的关键技术与难点进行了总结。为了深入论述智能电容器的设计实践,本书列举了两个设计实例,分别对基于单片机和基于DSP实现的智能电容器控制器进行了阐述,实现智能电容器的设计。本书还介绍了智能电容器仿真技术及智能电容器工程设计与应用技术,对设计、开发与应用具有重要参考意义。本书注重理论与实践的结合,为从事智能电容器装置及产品设计和制造的技术人员,以及产品应用的技术人员提供参考。
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關於作者: |
赵国鹏,从2011年开始,在华北电力大学电气与电子工程学院任教,从事电力电子与电力传动领域的教学和科研工作。主持1项国家自然科学基金项目,承担多项企业合作项目,参与国家科技支撑计划项目、国家重点基础研究发展规划(973计划)项目、国家高技术研究发展计划(863计划)项目、国家重点研发计划等多项课题,发表论文60余篇,其中SCI检索20余篇,EI检索20余篇,授权专利24项,授权软件著作权20项,出版教材2部。研究方向为电力电子技术在电力系统中的应用、电能质量控制、储能及变流器控制技术、新能源发电并网技术等。
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目錄:
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第1章智能电容器的发展
1.1无功补偿技术
1.1.1无功功率的定义
1.1.2无功功率的产生和影响
1.1.3无功功率补偿装置
1.2智能电容器的兴起和发展
1.2.1低压电容器无功补偿技术的发展
1.2.2低压电容器无功补偿技术的分类
1.2.3智能电容器的定义
1.2.4智能电容器的基本原理
1.2.5智能电容器的发展现状
1.2.6智能电容器在配电网中的需求及面临的挑战
1.3智能电容器的功能和特点
第2章智能电容器的结构
2.1智能电容器的结构组成及其特点
2.2智能电容器模块化技术
2.3智能电容器的主电路结构
2.3.1主电路的接线形式
2.3.2补偿类型
2.3.3投切开关的类型
第3章智能电容器设计技术
3.1电容器
3.1.1并联低压电力电容器的发展
3.1.2自愈式电力电容器
3.1.3参数设计
3.2电抗器
3.2.1串联铁芯电抗器的发展
3.2.2串联铁芯电抗器的作用
3.2.3串联电抗器的选型及设计
第4章智能电容器控制器设计
4.1控制器的构成及控制目标
4.2测量与计算功能模块
4.3开关投切控制功能模块
4.4通信功能模块
4.5人机交互系统
4.6保护与故障报警模块
4.7其他辅助配套功能模块
第5章智能电容器关键控制技术
5.1无功补偿控制策略
5.1.1无功补偿控制判据
5.1.2电网参数检测与计算
5.1.3软件锁相
5.2过零投切控制技术
5.2.1过零投切控制策略
5.2.2过零投切驱动
5.2.3重复投切技术
5.3投切模式
5.3.1手动投切与自动投切
5.3.2投切逻辑
5.3.3防投切振荡技术
5.4优化补偿
5.4.1三相不平衡系统无功补偿
5.4.2混合补偿
5.5智能测控
第6章基于单片机的控制器设计
6.1控制器硬件电路的结构及功能
6.2主程序设计
6.3初始化模块
6.4检测与计算功能模块
6.4.1功率/电能测量电路
6.4.2电压同步电路
6.5输出模块
6.5.1输出信号驱动电路及投切控制子程序
6.5.2磁保持继电器过零投切自动校正模块
6.6通信功能模块
6.6.1RS-485通信电路
6.6.2RS-485通信程序设计
6.6.3I/O接口模拟通信
6.7人机交互系统
6.7.1人机接口硬件电路
6.7.2人机交互模块软件设计
6.7.3液晶显示
6.8保护功能模块
6.8.1温度保护电路
6.8.2保护模块程序设计
第7章基于DSP的控制器设计
7.1主电路的结构及参数
7.1.1主电路的结构
7.1.2主电路的参数
7.2控制器模块化设计
7.2.1控制器硬件电路结构
7.2.2主程序设计
7.2.3检测与计算功能模块
7.2.4输出模块
7.2.5通信功能模块
7.2.6人机交互模块
7.2.7数据存储功能模块
7.2.8时钟日历功能模块
第8章智能电容器仿真
8.1基于PSIM的仿真
8.1.1无功功率计算
8.1.2锁相环仿真
8.1.3过零投切仿真
8.1.4循环投切仿真
8.2基于DSP的硬件仿真
8.2.1基于SimCoder的DSP控制智能电容器设计
8.2.2基于SimCoder生成的C语言代码
8.2.3基于SimCoder的仿真结果
第9章智能电容器工程设计与应用
9.1智能电容器应用的相关标准
9.2智能电容器工程设计
9.2.1智能电容器工程条件
9.2.2工程设计要求
9.2.3智能电容器参数选择
9.2.4智能电容器组配置方案
9.2.5智能电容器试验
9.3智能电容器安装及检验
9.4智能电容器与APF混合应用技术
9.5智能监控系统及自适应控制技术
9.5.1智能电容器组智能监控系统
9.5.2智能电容器组满载模拟试验设备
9.5.3智能电容器同步开关自适应控制系统
参考文献
附录A智能电容器相关标准一览表
附录B功率因数调整电费计算表
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內容試閱:
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无功补偿技术在过去的几十年里得到了发展,无论是在高压场合还是低压场合,相关无功补偿设备的产品已经越来越成熟,例如并联电容器、静止无功补偿器、静止无功发生器等产品已成功应用到无功补偿领域,相应的国家标准也被逐步制定和实施,提升了电网的电能质量,节约了电能,起到了合理应用电能和环保的作用。
在低压配电网中,无功补偿产品已经被广泛应用,例如在开关柜等成套设备中都已经配备了无功补偿设备。在无功补偿产品中,以电容器为主要器件对感性无功负荷进行无功补偿的产品占有相当大的比例,基于电容器的无功补偿设备有低压并联电容器、晶闸管投切电容器等。从电容器补偿无功的发展历史看,投切开关器件的发展对产品的性能起到了至关重要的作用。例如,从机械投切开关到晶闸管投切开关的应用,提升了电容器无功补偿装置的性能; 复合开关结合了机械投切开关和晶闸管投切开关的优点,解决了过零投切与器件损耗的矛盾。随着机械开关和智能控制技术的发展,尤其是磁保持继电器性能的完善与发展,基于磁保持继电器的同步开关技术(复合开关的一种)被应用到投切电容器的无功补偿装置中。投切开关技术不断更新,相应的低压电容器无功补偿设备也在更新换代。
在低压电容器无功补偿设备中,无功补偿控制器作为独立的二次设备产品得到了广泛应用。无功补偿控制器实现了电网参数的测量、无功功率的计算与多路投切指令的生成,可根据补偿容量的需要安装多路投切开关和电容器,无功补偿控制器驱动相应的多路投切开关来投切电容器进行无功补偿,例如在晶闸管投切电容器装置中应用无功补偿控制器连接到晶闸管上,投切与晶闸管串联的电容器进行无功补偿。低压电容器无功补偿技术逐步向智能化发展,在传统的无功补偿产品基础上,产生了智能电容器产品。智能电容器是包含一次设备和二次设备的独立个体,包含以低压电力电容器为主体的一次设备,以智能测控处理器为控制核心的二次设备。它是通过具有过零投切功能的开关来投切电容器的模块化低压无功补偿装置,集成了现代测控技术、网络通信技术、自动控制技术、电力电子技术等先进技术。智能电容器在模块化、集成化基础上实现了智能化的无功补偿功能。智能电容器由智能控制模块和电力电容器两大部分组成,包括智能测量系统、过零投切系统、保护系统、通信系统、人机对话系统、电力电容器等模块。模块化的单独个体组合起来使用替代原来成套的无功补偿装置。每一台智能电容器都是一个独立的无功补偿装置,多台智能电容器也可以通过通信系统构成智能电容器组来进行无功补偿。
智能电容器的智能化和模块化特点方便了该产品的应用和推广。本书主要介绍智能电容器的开发设计与应用技术,较系统地讲述了智能电容器无功补偿的基础知识、基本原理、设计过程、生产过程、质量要求及应用技术等。本书注重装置的具体设计技术和工程应用技术,结合了智能电容器装置及产品的设备内部结构、设计方法、设计原则等设备设计层面的内容和工程设计、工程应用等应用层面的内容。本书可作为从事智能电容器装置及产品设计和制造的技术人员以及产品应用的技术人员的参考书,从本书中可同时了解到产品设计和工程应用的相关技术。
本书共分为9章。其中第1章介绍了无功补偿设备的发展历史与智能电容器产品的兴起和发展过程,总结了智能电容器的特点。第2章介绍了智能电容器的结构与模块化技术。第3章主要介绍了智能电容器主电路的结构和参数的设计原则与方法。第4章介绍了作为智能电容器产品核心部件的控制器的功能和设计技术。第5章主要针对控制器的控制方法中的关键技术与难点进行了总结。第6章和第7章列举了两个设计实例,以具体说明智能电容器控制器的设计方法。第8章介绍了智能电容器仿真技术。第9章介绍了智能电容器工程设计与应用。
本书由赵国鹏和刘涛合作撰写,赵国鹏撰写了第1、4、5、6、7、8章,刘涛撰写了第2、3、9章。全书由赵国鹏统稿。
厦门明翰电气股份有限公司在本书的撰写过程中给予了很多帮助,在此表示诚挚的感谢!
由于智能电容器是最近几年出现的新产品,技术处于不断发展过程中,是一项偏重实践的技术,并且智能电容器产品没有标准的设计原则和最优的设计方法,加上作者在产品设计和工程应用经验水平方面的限制,
书中难免存在错误和不妥之处,敬请广大读者加以批评指正,以完善本书。
作者
2024年6月
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