【正文】 器 78XX， 79XX 的運(yùn)用 ..............17 檢測部分 .......................................18 電壓檢測 .................................18 電流檢測 .................................19 執(zhí)行部分 .......................................20 控制電路 .................................22 補(bǔ)償電力電容器 ? /Y 型的選擇 .............22 電力電容器的故障 .........................23 相位數(shù)字化測量 ................................24 相位測量的基本原理 .......................25 功率 檢測 ................................27 顯示端 ........................................29 控制電路 .......................................31 系統(tǒng)時(shí)鐘 .......................................33 復(fù)位電路 ......................................34 硬件抗干擾 ....................................34 重慶工學(xué)院畢業(yè)論文 2 第 4 章 軟件部分 .....................................37 ( 圖 ) .............39 控制子程序流程圖 ( 圖 ) ...................39 余弦函數(shù)子程序 .................................39 軟件抗 干擾設(shè)計(jì) .................................39 結(jié)束語 ................................................41 參考文獻(xiàn) ..............................................43 致 謝 .................................................44 附 錄 ..............................................45 重慶工學(xué)院畢業(yè)論文 3 摘 要 本文介紹了無功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器。其主要面向 220V 工業(yè)電力網(wǎng)。在檢測部分中直接采用了交流采樣，將得到的信號(hào)送入主控部分，再由單片機(jī)進(jìn)行處理，最后由顯示單元顯示。由于他不對(duì)外作功，故又叫 無功功率。 國內(nèi)外研究景況 無功功率近二、三十年代來，由于大變電站和起高遠(yuǎn)距離線路的建成，變壓等級(jí)的增加，使電網(wǎng)的無功功率消耗比例日益增大。對(duì)于一般工業(yè)用戶而言，要求功率因素為 ，即供應(yīng)每兆瓦時(shí)有功電量，則免費(fèi)供應(yīng)電量為619kvar。在我們的設(shè)計(jì)中，補(bǔ)償要求是 cosφ 應(yīng)不低于 。 顯示方法： 用 LED 七段顯示，在接口處設(shè)按鈕開關(guān)，可以控制顯示電路的功能選擇。電力電容器并聯(lián)保護(hù)裝置的發(fā)光二極管用以放電保護(hù)。在電力網(wǎng)中運(yùn)行。它的大小決定于相位差 ? 。 當(dāng)負(fù)載所需功率 P 一定及供電電壓 U一定時(shí)，負(fù)載的功率因素 cos? 越低， 電源供給負(fù)載的電流 I 越大。當(dāng)他足夠小的時(shí)重慶工學(xué)院畢業(yè)論文 7 候， cos? 接近于 1，滿足我們對(duì)功率因素大于等于 的要求；當(dāng)相位差偏大，從而使功率因素在（ 0— ）之間，則需要補(bǔ)償。 香農(nóng)采樣定理指出：如果模擬信號(hào)，包括噪音干擾在內(nèi)，頻譜的最高頻率為 maxf ,只要按照采樣頻率 f2 maxf 進(jìn)行采樣，那么采樣信號(hào) y(t)就能唯一的復(fù)現(xiàn) y(t)所必須的最低采樣頻率。所以在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用一個(gè) 16點(diǎn)的周期樣。尤其是他組成智能化儀器儀表時(shí)，集測量，控制，處理，記錄，顯示于一體。 2） 高效的指令系 統(tǒng)： 8098 可進(jìn)行高速算術(shù)運(yùn)算， 16 位加法只需 1? s 即可以完成。 4）可編程高速輸入 /輸出 HSIO。 5）八個(gè)中斷類型包括有 20 個(gè)中斷源。 重慶工學(xué)院畢業(yè)論文 11 7）可用以作為 D/A 轉(zhuǎn)換的脈沖調(diào)制輸出 PWM。當(dāng)用戶系統(tǒng)的軟，硬件發(fā)生故障時(shí)， WDT 可以使用用戶復(fù)位重新啟動(dòng)用戶程序。 10）四個(gè)軟件定時(shí)器。 HSO 單元便把軟件定時(shí)器標(biāo)志置 1，并出發(fā)軟 件定時(shí)器的中斷。 上述性能使 8098成為 8位微控制器工業(yè)中無與倫比的高級(jí)產(chǎn)品。分辨 率主要反映 A/D 轉(zhuǎn)換電率對(duì)輸入微小模擬量的敏感程度，也就是最大與最小模擬量之間可以用多少個(gè)編碼來表示。但是，編碼位數(shù)越多，編碼的存儲(chǔ)和處理工作任務(wù)越重。按照前面對(duì)線性編碼方案的討論，較好的編碼方案其來年規(guī)劃誤差一般為12 121 11 ???? ?? nn ，即 21?? LSB（ LSB 為低編碼位表示的值，即最小量化單位 ? ）。該模塊包括一個(gè)四通道的模擬多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，采樣保持電路以及 10 位的模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器。 8089 的 A/D 轉(zhuǎn)換器采用的是逐次比較方式來完成模擬 /數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，其內(nèi)部共 有 1024 個(gè)內(nèi)部基準(zhǔn)電壓與模擬輸入信號(hào)進(jìn) 4 選 1 模擬門 取樣保持器 逐次比較A/D 轉(zhuǎn)換器 控制邏 輯 0 A/D結(jié)果高位 7 A/D結(jié)果低位 A/D命令 》 重慶工學(xué)院畢業(yè)論文 14 行比較，結(jié)果產(chǎn)生 10 位二進(jìn)制碼（ 個(gè)不同代碼10242 10 ? ）的數(shù)字信號(hào)。所謂不丟失碼，是指對(duì)每個(gè) 10 位輸出碼，都有一個(gè)僅僅產(chǎn)生這個(gè)輸出碼的惟一輸入電壓范圍，也就是說， 1024 個(gè)輸出碼中，沒有一個(gè)是不存在的。同時(shí)，當(dāng)前數(shù)據(jù)寄存器輸出端的數(shù)重慶工學(xué)院畢業(yè)論文 15 據(jù)送到輸出寄存器。 橋式整流電路 工作原理：圖中 rT 為電源變壓器，它的作用是將交流電網(wǎng)電壓 1u 變成整流電路要求的交流電 tVu ?sin2 22 ? , LR 是要求直流供電負(fù)載電阻，四只整流二極管 41 ~DD 接成電橋形。單相橋式整流，電容濾波電路整流元件只在受正向電壓作 用下才導(dǎo)通，否則就截止。 線性穩(wěn)壓器 78XX， 79XX 的運(yùn)用 78XX/79XX 系列是常用三端固定電壓集成線性穩(wěn)定器， 78XX 系列為正電壓輸出穩(wěn)壓器， 79XX 系列為負(fù)電壓輸出穩(wěn)壓器。這樣輸出的電壓就是一定的了。即 13R? = ?13R = 213R且 2181818 RRR ???? 由于運(yùn)算放大器虛短及虛斷的原理，1U = ?1U =0V， 53 UU ? 重慶工學(xué)院畢業(yè)論文 19 在閉環(huán)電路中， Ai 01? ， Ai 02? 運(yùn)放 A1 處： 則 有關(guān)系112191 R UUR UVi ??? = ???13125RR UU = ??13145RR U 運(yùn)放 A2 處，由于虛短虛斷有關(guān)系式： ??? 1817 612 RR UV=163618196 R UURR U ???? 且滿足關(guān)系 當(dāng) iV =12V 4V =5V 當(dāng) iV =12V 4V =0V 設(shè)定電阻： 11R =1K 14R =1K 10R =1K 17R =1K 16R =1K 9R =10K 19R =5K 15R =2。一般現(xiàn)行的控制裝置大體上分為四種類型：電壓控制型，時(shí)間控制型，功率硬實(shí)控制型，兼而有之混合型。 ? 滯后 AI ，即 AI 與AU之間是容性阻抗。 進(jìn)行投切要注意：容易發(fā)生投切震蕩現(xiàn)象所謂“投切震蕩”重慶工學(xué)院畢業(yè)論文 21 是指在某些負(fù)荷的條件下，若投入一組電容器，則功率因素超過規(guī)定的上限 ，而切下了這組電容器，功率因素又低于了下限，因此發(fā)生反復(fù)投切現(xiàn)象，發(fā)生這種現(xiàn)象一方面與電容器的分組數(shù)及容量有關(guān)，另一方面也與控制器的功率因素上，下限設(shè)置范圍 以及調(diào)節(jié)時(shí)間有關(guān)。 有控制器多數(shù)采取“順序投切”方式。合理的投切方式是“循環(huán)投切”，這種投切方式便先投入運(yùn)行的電容器先退出，后投入的后退出。 KM11 的線路中已有 KM1 的常閉觸點(diǎn)，只需在 KM1的線路中串入 KM11 的常閉觸點(diǎn)。 SA 為互鎖開關(guān)其中 AS? ， AS? 互為反相觸頭。其輔助觸頭 KM1 自動(dòng)斷開，互鎖反相制動(dòng)繼電器 KM11 斷電。這時(shí)電 容器組可補(bǔ)償異步電動(dòng)機(jī)發(fā)電所需的無功功率，即供給建立磁場所需要的勵(lì)磁電流。 結(jié)論：在補(bǔ)償端，我們也將電力電容接成三角形。與之串聯(lián)的電容 器件電壓升高，有可能引起新的元件擊穿，剩余電容元件上的電壓更高，產(chǎn)生惡性連鎖反應(yīng)。 （ 4） 電容器的失壓：電容器因故失壓仍接在系統(tǒng)中， 當(dāng)再次給電壓時(shí)，電容器的殘余電荷可能使電壓超過 倍額定電壓；可能因變壓器帶電容器合閘產(chǎn)生諧振過電壓；空載變壓器因電壓較高，也能造成電容器過壓。對(duì)相位測量的精度要求越來越好，相位的數(shù)字化測量具有精度高，速度快，頻帶寬等特點(diǎn)?？梢杂脙尚盘?hào)波形過零的時(shí)間差來表示相位差的大小。這樣，便把電流 AI 和電壓 BCU 的正弦波轉(zhuǎn)化為方波，因此，兩個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成波形轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。 下面分別就這些情況進(jìn)行討論： ? 當(dāng)檢測電壓方波超前于電流方波相位 取樣采樣周期 AB 其中電壓與電流計(jì)數(shù)分別是上升沿和下降 A B U 1t 3t I 2t T? 重慶工學(xué)院畢業(yè)論文 28 沿，則在 ABT 中，經(jīng)過三個(gè)計(jì)數(shù) 1t2t 3t，分別是 U 的上升沿和 I的下降沿及 U 的另一個(gè)上升沿的觸發(fā)時(shí)刻的記錄： 由圖知： T= 3t 1t ， T? =2t 1t 第二種可能采樣形式為 ABT ，即采樣周期中第一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖為 I 的下降沿如圖所示，則有： T=3t 1t T? =3t 2t2T ? 當(dāng)檢測電壓方波滯后于電流方波相位： 采樣周期與上相似取 ABT ，有兩種可能 ABT 取 U的上 升沿處，則在采樣周期中，經(jīng)過的三個(gè)計(jì)數(shù)時(shí)間 1t2t 3t第一個(gè)時(shí)間記錄是電壓上升沿 U 1t 3t I 2t ABT T? 重慶工學(xué)院畢業(yè)論文 29 T=3t 1t T? =2t1t 2T T= 3t 1t T? =3t 2t 2T 在 ABT 去在 I 的下降沿處，則在采樣周期中， 1t 是 I的第一個(gè)下降沿計(jì)時(shí)時(shí)間。用ALE 作為該鎖存器 的地址鎖存允許控制信號(hào)，在 ALE 信號(hào)的下跳沿鎖存控制有效，將總線低 8 位的地址送入 74LS373，并同時(shí)在它們的輸出端給出被鎖存的地址信息， 2764 為重慶工學(xué)院畢業(yè)論文 31 EPROM 型 8KB 多次可編程只讀存儲(chǔ)器，作為程序存儲(chǔ)器。數(shù)據(jù)從 3p 出來后，通過兩個(gè)由芯片 74LS138 片選而 進(jìn)入兩個(gè) 74LS273 芯片鎖存，并經(jīng)過譯碼，從四個(gè) LED 顯示屏輸出。即，芯片輸出為 00000001。將第一組的投入結(jié)果 00000001 存入寄存器，并將之左移一位到000000010，并把結(jié)果與存入的結(jié)果相“ ||” 計(jì)算如下： 0 0 0 0 0 0 0 1 || 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 此時(shí)輸出的控制信號(hào)將第一組和第二組繼電器均導(dǎo)通，使對(duì)應(yīng)的兩組電力電容器均投入補(bǔ)償。為得到這個(gè)輸出信號(hào)，我們運(yùn)用軟件編程，使其