摘 要

随着社会的飞速发展，工业现场中大量冲击负荷以及感性性负荷接入电网，工业环境越加复杂。这些冲击负载和感性负载大量地消耗电网无功功率，从而拉低功率因数，造成电网电压的波动，电网的安全且正常运行受到了巨大的挑战。于此同时负载不断地变化使固定无功补偿的传统方法完全没有办法满足现代工业环境的需要。所以，设计具有动态调节功能的无功补偿装置对于现代工业生产具有重要的实践意义；而设计动态无功补偿器控制系统的软件，就可以更加方便的完成对于现代工业的进一步发展。

本文大致可看成以下几个部分：

（1）完成了动态无功补偿装置的总体方案设计。在分析对比传统静止无功补偿装置的优缺点后，构建了一种动态无功补偿装置拓扑结构。并根据动态无功补偿装置的拓扑结构，设计了其控制系统方案以及主电路、操作回路电路等。

（2）动态无功补偿器的拓扑结构。

（3）完成了动态无功补偿装置的控制系统软件设计。本章进行动态无功补偿装置的控制系统软件设计，其中主要包括PLC程序设计和显示设备监控程序设计这两部分。通过PLC程序进行调节，然后通过显示设备将参数和各类数据直观地体现出来。

本课题重点在于设计一种动态无功补偿装置的软件，该软件能实时分析计算电网无功需求，并根据实际情况得出数据使得无功补偿装置发出无功功率的大小，使得该装置具有就地动态无功补偿的功能，稳定电压，提高电网的功率因数，使得电网稳定安全的运行。

关键词：阻抗变化；无功补偿；动态；软件

Abstract

With the rapid development of society, a large number of industrial impact load and sensory load access to the power grid, the industrial environment more complex. These shock loads and inductive loads consume a large amount of reactive power in the grid, thus driving down the power factor, resulting in grid voltage fluctuations, the safety and normal operation of the grid has been a huge challenge. At the same time, the constant load changes make the traditional method of fixed reactive power compensation no way to meet the needs of modern industrial environment. Therefore, the design of dynamic adjustment function of the reactive power compensation device for the modern industrial production has important practical significance; and the design of dynamic reactive power compensation control system software, you can more easily complete the further development of modern industry.

This thesis can be regarded as the following parts:

Completed the dynamic reactive power compensation device overall program design. After analyzing the advantages and disadvantages of the traditional static reactive power compensation device, a dynamic reactive power compensation device topology is constructed. According to the topology of dynamic reactive power compensation device, the control system and the main circuit and operation circuit are designed.

Topological structure of dynamic reactive compensator.

Completed the dynamic reactive power compensation device control system software design. This chapter carries on the dynamic system of the software design of the dynamic reactive power compensation device, which mainly includes two parts: PLC program design and display device monitoring program design. Through the PLC program to adjust, and then through the display device parameters and various types of data intuitively reflected.

This thesis focuses on the design of a reactive power compensation device based on IGBT dynamic software, the software can real-time analysis and calculation of reactive power demand, and according to the actual situation of the data so that the reactive power compensation device by the size of the reactive power, so that the device has a local dynamic reactive power compensation function, voltage stability, improve power the power factor of the grid, the stable and safe operation.

Key words: Impedance change；Reactive power compensation；Software；Dynamic

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究目的及意义 1

1.2相关技术国内外研究的现状 1

1.3本文主要研究内容 2

第2章 动态无功补偿器的拓扑结构 3

2.1晶闸管投切电容器式动态无功补偿器拓扑结构 3

2.2晶闸管控制电抗器 机械式投切电容式无功补偿装置拓扑结构 3

2.3动态无功补偿装置的拓扑结构 5

2.4本章小结 6

第3章动态无功补偿器总体方案设计 7

3.1动态无功补偿装置的设计要求 7

3.2主电路及操作回路电路设计 7

3.2.1动态无功补偿装置主电路设计 7

3.2.2动态无功补偿装置操作回路电路设计 9

3.3本章小结 11

第4章 动态无功补偿装置的控制系统软件设计 12

4.1 动态无功补偿装置PLC程序设计 12

4.1.1 PLC程序结构图 12

4.1.2 PLC主程序设计 14

4.1.3 PLC子程序设计 14

4.2动态无功补偿装置监控系统软件设计 19

4.2.1 MCGS嵌入版组态软件结构 20

4.2.2 MCGS组态软件用户窗口设计 20

4.3本章小结 23

第5章 总结与体会 24

参考文献 25

致 谢 26

第1章 绪论

1.1研究目的及意义

本课题是针对动态无功补偿器控制技术的研究。通过相关技术对现有的无功补偿技术的研究与分析，完成对动态无功补偿器控制系统的软件设计。

据博思数据发布的2016-2022年中国无功补偿系统市场分析与投资前景研究报告表明，2020年功率半导体全球市场规模有望达231亿美元。2014年-2020年，平均增长率为6.4%。到2020年，市场规模有望是2014年的1.5倍。2020年以来，工业和汽车方面的需求将带动市场发展，到2025年，功率半导体全球市场规模达339亿1000万美元，2020 年-2025年间，年平均增长率将达到8.0%。

工业领域，新能源、UPS、铁路方面的功率半导体需求增加。日本、美国的光伏发电需求旺盛，风力发电欧洲的需求较大。此外，工业用机器人、半导体生产设备等业务发展形势较好，Servo电动机用IPM增加。铁路方面，除中国市场以外，东南亚、印度、南美方面的投资较多。