【正文】 對值，電壓互感器的精度可分為 , 等三級。電流互感器存在變流比和相位倆種誤差。；額定電壓 . CPU 的選擇 本系統(tǒng)的 CPU 選擇 8098 單片機。 8098 單片機作為本設(shè)計的核心組成元件，對該系統(tǒng)的可靠性，穩(wěn)定性等各項性能都起著非常重要的作用。 16 位乘法和 32 位對 16 為的除法也只不過用 。 電壓和電流檢測電路 檢測電路主要檢測電網(wǎng)的電壓，電流，相位差，并將其值送入 8098單片機，以用來進(jìn)行下一不的計算。假定電流 i 經(jīng)過 I/V 變換后得到的電壓為10~10V，因此，調(diào)理規(guī)則如下： ui=10V 時， Uo=0V ui=0V 時， Uo= ui=10V 時， Uo=5V 并計算各電阻值： ①當(dāng) ui=0 時， u+=u=0 若要使得輸出電壓 uo=, 令（ R5+R61`） /（ R6+R62`） =5/6 R61`和 R62`分別是電位器 R6`的倆側(cè)電阻值。 ②當(dāng) ui=10V 時， uo=5V。 ③當(dāng) ui=10V 時， uo=0 則有：（ uou） /R3=（ u +10） /R4。 因此可令： R1=6K， R2=1K， R2`=3K（滑頭處于 1/3 處）。 電壓互感器使用 SPT204 型，額定輸出電壓為 20~20V。 3． A/D 轉(zhuǎn)換器 8098 單片機內(nèi)部的 A/D 轉(zhuǎn)換器有三部分組成：多路轉(zhuǎn)換器，采樣保持器和 10 位 ADC，其結(jié)構(gòu)圖如圖 。 AD_COMMAND 的數(shù)據(jù)格式如圖 。 ②只要啟動一次 A/D 轉(zhuǎn)換， A/D 結(jié)果寄存器便被清零。通常，可以采用查詢方式或中斷方式來判斷 A/D 轉(zhuǎn)換是否已經(jīng)結(jié)束，但是由于 8098 中的 A/D 轉(zhuǎn)換輸入口只要 ACH7 具有中斷功能，所以使用查詢法。 零階保持器的傳遞函數(shù)為 SeSH ST??? 1)(0。啟動后，外來的采樣模擬信號（經(jīng)過保持之后）與 10 位 ADC 內(nèi)部 D/A 轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生的模擬信號逐位進(jìn)行比較，分辨一為要比較倆次，費時 16T， 分辨 10 位共需要 160T。 ③轉(zhuǎn)換精度， 10 位 ADC 的 Vcc 應(yīng)與 VREF 分離。 （ 1）電流互感器的輸出電流經(jīng)過電阻后，接入運算放大器 74LS3 的輸入端。供 CPU 在適當(dāng)?shù)臅r刻讀取和處理。如圖 ，若引腳的功能被關(guān)閉，則此引腳上觸發(fā)的事件將不能進(jìn)入 FIFO 隊列中。由圖可見，每條高速輸入均有倆個方式選擇位，所謂方式選擇位，就是定義何種輸入信號作為一個應(yīng)當(dāng)記錄的事件， 4 種事件觸發(fā)方式定義如下： 方式選擇位 事件定義 00 8 個正跳變?yōu)橐皇录? 01 每個正跳變?yōu)橐皇录? 10 每個負(fù)跳變?yōu)橐皇录? 11 每個跳變（無論正負(fù)）均為一事件 圖 方式寄存器 為了使 HSI 能夠正確的檢測到引腳上發(fā)生的事件，必須注意以下倆點： ①在每個狀態(tài)周期中， HSI 事件檢測邏輯對其引腳狀態(tài)采樣一次，因此，要求輸入信號的高或低電平的持續(xù)時間不小于 1 個狀態(tài)周期，以保證 19 正確地檢測到引腳發(fā)生的狀態(tài)變化。 HSI 狀態(tài)寄存器的格式如圖 。若在保持器中尚未裝入數(shù)據(jù)時讀 HSI 時間寄存器，則所讀取的值將是不定的， HSI 狀態(tài)寄存器中 表示事件發(fā)生與否的 4 位讀取值也是不定的，然而其中表示引腳現(xiàn)行狀態(tài)的 4 位讀取值永遠(yuǎn)是正確值，且可隨時讀取。另一種是 HIS 數(shù)據(jù)有效中斷，其中斷矢量地址為 2020H（低字節(jié)）， 2020H（高字節(jié)），它的申請源有倆個： FIFO 中有 6 項或 7 項數(shù)據(jù)和保持寄存器已裝載。 21 讀取 HSI 寄存器時，應(yīng)先讀 HSI 狀態(tài)寄存器，然后在讀取 HSI 時間寄存器，讀取 HSI 時間寄存器將卸去 FIFO 中的一項記錄，倆次讀取 HSI 時間寄存器的間隔應(yīng)大于 2μ s（晶振為 12MHz） 在查詢 IOS1 寄存器時，應(yīng)先復(fù)制該寄存器中的內(nèi)容，再對復(fù)制內(nèi)容進(jìn)行測試。在此計算中還存在一個功率因數(shù)角超前和滯后的判斷。但經(jīng)過計算后發(fā)現(xiàn)不論是哪一種情況下，式 和 都是適用的。 圖 3． 16 顯示電路 點亮的顯示器的方法采用靜態(tài)方法。 繼電器驅(qū)動電路 繼電器驅(qū)動電路采用 MC1416。 23 圖 繼電器驅(qū)動電路 為了繼電器的安全，所以在繼電器的倆側(cè)并聯(lián)二級 管，此二極管稱為續(xù)流二極管。下面就來介紹主控制電路。其中 SA 為手動和自動切換開關(guān)，正常狀態(tài)下，次開關(guān)處于自動狀態(tài)， s（ 1， 2， 3， 4， 5， 6， 7，8）為手動開關(guān)。 圖中，在中間繼電器 KA1 沒有閉合之前，常閉觸頭 KA1 和輔助觸頭 KM1處于閉合狀態(tài)， KM11 有電，使得它的輔 助觸頭 KM11 斷開，從而使繼電器KM1 斷電。交流繼電器 KM1 得電，其主觸頭閉合，將電容器并入電網(wǎng)進(jìn)行補償。目前，一般的接法是：當(dāng)知道上述倆者相符時，采用三角形接線。 2）電容器的過電流 電力電容器在以下幾中情況下可能會出項過電流： 電容器組投入電力網(wǎng)時產(chǎn)生合閘涌流。其后果是使電容器溫度也升高。這一點在后面將單獨作詳細(xì)說明。 開斷電容器組時，可能引起電感 電容組成的回路的震蕩，產(chǎn)生操作過電壓。當(dāng)電容器和其他感，阻性設(shè)備組成 RLC 電路 時，一旦參數(shù)配合達(dá)到一定條件，電壓中某次諧波頻率正好等于或接近自然頻率，就要發(fā)生諧振現(xiàn)象，此時可能出現(xiàn)很高的電壓。因此主要考慮 5， 7， 11，13 等諧波的影響，在這些高次諧波中，以 5 次諧波最 顯著。 對于系統(tǒng)中有諧波源，而且影響到電容器安全運行時，首先應(yīng)對用戶 26 （諧波源）采取相應(yīng)的有關(guān)措施以降低高次諧波分量。 圖 電容串聯(lián)電抗器等值電路 如圖 所示，為電容器串聯(lián)電抗器的單相等值電路圖。為了避免 5 次以上諧波諧振，則由式 可見 n=5時，應(yīng)該滿足 X，因為 Xs 很小，所以 X=XL，故應(yīng)該使 XL。 初始化的結(jié)果是將程序狀態(tài)寄存器 PSW 清零，將一些寄存器初始化，加載芯片配置寄存器，并將程序計數(shù)器初始化為 2080H，以準(zhǔn)備 2080H 單元開始執(zhí)行。如圖 所示，是在本系統(tǒng)中用到的一個簡單復(fù)位電路。 圖 功能按鍵電路 29 4 系統(tǒng)調(diào)試 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。單片機應(yīng)用系統(tǒng)往往要求體積小，從而使印制板的布線密度高，工藝原因造成引線間的短路，而開路往往是由于印制板的金屬孔質(zhì)量不好或插件接觸不良引起的。 常見的軟件錯誤類型： 程序失控 這種錯誤的現(xiàn)象是當(dāng)以斷點或連續(xù)方式運 行時，目標(biāo)系統(tǒng)沒有按規(guī)定的功能進(jìn)行操作或什么結(jié)果都沒有，這是由于程序沒有轉(zhuǎn)移到預(yù)料的地方或在某處死循環(huán)所造成的。錯誤的原因有：中斷控制器的初值設(shè)置不正確；或者對片內(nèi)的定時器，串行口等特殊功能寄存器和擴展的 I/O 口編程有錯誤，造成中斷沒有被激活；或者在對中斷返回時，沒有使用 RET 返回指令；或由于外部中斷源的硬件故障使外部中斷請求無效。錯誤的原因有：輸入輸出程序沒有和 I/O 口硬件協(xié)調(diào)好；時間上沒有同步；硬件還存在故障。 （ 3）編一小程序，盡量各集成快都用到，用以檢查硬件接線是否正確。顯示部分最先調(diào)試，因為以后各部分都要通過顯示部分看現(xiàn)象。 誤差分析及提高精度的措施 按照理論分析，除了互感器誤差，本系統(tǒng)的誤差應(yīng)該很小。 32 5 結(jié)論與展望 論文總結(jié) 本文提出的無功補償控制器在輸出控制回路中進(jìn)行了改革，使其避免了以往接觸器暫態(tài)工作易損壞的缺點，繼續(xù)保留了 TSC 型設(shè)計簡易，控制方便等優(yōu)點。 具有電力抄表的功能。 總之無功補償控制器在我國是很有發(fā)展?jié)摿Φ男袠I(yè)，其技術(shù)還有待進(jìn)一步的研究和提高。 還要感謝我的同學(xué)和朋友們，感謝他們陪我度過了寶貴的大學(xué)生活，感謝他們在生活和學(xué)習(xí)上給我的關(guān)心和幫助。 21 37 附件： 網(wǎng)絡(luò)學(xué)院畢業(yè)論文獨創(chuàng)性聲明 本人聲明，所呈交的畢業(yè)論文系在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下本人獨立完成的研究成果。 論文作者簽名： 日期： 年 月 日 畢業(yè)論文知識產(chǎn)權(quán)權(quán)屬 聲明 本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下所完成的論文及相關(guān)的職務(wù)作品，知識產(chǎn)權(quán)歸屬學(xué)校。 。本人離校后發(fā)表或使用畢業(yè)論文或與論文直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果時，署名單位仍然為西安交通大學(xué)。論文內(nèi)容未包含法律意 義上已屬于他人的任何形式的研究成果，如果本論文有摘抄他人的研究成果，被他人追究責(zé)任，則本人負(fù)全部責(zé)任，與指導(dǎo)老師和學(xué)校無關(guān)。 最后要感謝我的家人，是他們給了我精神上和物質(zhì)上的鼓勵和支持，才使我能全心全意的在求學(xué)的道路上繼續(xù)走下去。老師時刻關(guān)心著我的畢業(yè)設(shè)計和論文的進(jìn)展，他提出的一些修改意見讓我受益匪淺。 采用更高檔次的 CPU 系統(tǒng)，升級 A/D 位數(shù) ，使系統(tǒng)的實時行有進(jìn)一步的提高。 控制策略比較合理。 為了消除這些誤差，除了采取必要的硬件措施和軟件措施外，在計算的時候，采用有效法測量差數(shù)。 A/D 轉(zhuǎn)換模塊的調(diào)試 因系統(tǒng)軟件較大，不適合用來調(diào)試 A/D 轉(zhuǎn)換模塊，故編制了一簡單程序進(jìn)行調(diào)試，并用示波器來監(jiān)視幾個控制信號（如片選，啟動）是否正確。在本次設(shè)計中，首先把程序分成若干部分，采取各個擊破的原則。 （ 1）按電路圖仔細(xì)焊接各元件，完成之后，首先用萬用表檢查各元件的電源端和地端是 否反接，若有馬上矯正。這種錯誤通常發(fā)生在外中斷中。 中斷錯誤 （ 1）不響應(yīng)中斷 30 CPU 不響應(yīng)任何中斷或不響應(yīng)某一出中斷。第二方面是由于組裝錯誤造成的元件失效，如電容，二極管的極性錯誤，集成快安裝的方向錯誤等。 常見的硬件故障有： 硬件的邏輯錯誤是由于設(shè)計錯誤和加工過程中的工藝性錯誤造成的。 圖 相位超前指示電路 3．功能按鍵電路 28 如圖 所示，在 8098 的 RXD/ 口設(shè)置一個按鍵。 無論采用 哪種復(fù)位方式均需使引腳 RESET 為低電平，并保持至少倆個狀態(tài)周期，以啟動內(nèi)部復(fù)位過程實現(xiàn)復(fù)位。 綜上所述，為限制 5 次諧波電流，應(yīng)取 XL，而為降低母線上的 5 次諧波電壓，應(yīng)取 XL=，以上倆者兼顧，通常取 XL=。顯然： 22 ])([ nXXXnREICLssnn???? (32) )( nXnXIV cLnn ?? 由上式可知，串聯(lián)電抗器 XL 越大，諧波電流 In 越小，為了避免 n 次以上諧波諧振，應(yīng)使自振頻率小于 n，令 X=Xs+XL，當(dāng) n 次諧波諧振時，即有： nX=Xc/n，所以XX?，此時應(yīng)該使 nXXc? 如前所述，對于電容器回 路來說，起主要作用的是 5， 7， 11， 13 等次諧波。其次應(yīng)考慮到由于系統(tǒng)電壓中諧波的存在，采用哪種措施才能限制諧波的放大？目前，為了保護(hù)用于無功補償?shù)牟⒙?lián)電容器，最有效的方法就是在電容器回路中串入電抗器。同時，某高次諧波電流所造成的電壓波形畸變，遠(yuǎn)比電壓波形的畸變嚴(yán)重。對電容器來講，一般不存在偶次倍數(shù)的諧波。避免這類過電壓的方法，一是采用合適的斷路器；二是減少電容器的投切次數(shù)。避免上述過電壓的方法，必須在安裝時盡可能選電容值差別不大的串聯(lián)在同一相上，且三相中相互間差值也不能過大。 25 電源電壓波形畸變造成電容器過電流。為防止合閘涌流造成的損壞，應(yīng)盡量減