【正文】 投切電容電路采用整數(shù)斑駁控制（即過零觸發(fā)）方式來控制電容全投入（或全切除）。 [5] 第二第三種投切方式雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，如投切速度快，節(jié)能，壽命長等，但他在高壓電力系統(tǒng)中卻并不實用。缺點(diǎn)：價格高（首期投入為接觸器的 6 倍左右）發(fā)熱嚴(yán)重，耗能，有漏電流 ； 復(fù)合開關(guān)投切電容裝置（ TSC + MSC）復(fù)合開關(guān)投切裝置工作原理是先由可控硅在電壓過零時投入電容器，然后再由磁保持交流接觸器觸點(diǎn)并聯(lián)閉合，可控硅退出，電容器在磁保持繼電器觸點(diǎn)閉合下運(yùn)行。 h． Vcc：電源正極 ～ V。 接受器輸入敏感度 177。由于串行通信是在一根傳輸線上一位一位的傳送信息，所用的傳輸線少，并且可以借助現(xiàn)成的電話網(wǎng)進(jìn)行信息傳送，因此，特別適合于遠(yuǎn)距離傳輸。 [12] 電源故障輸入 PFI通過一個電阻分壓器監(jiān)測未穩(wěn)壓的直流電源。 圖 215 MAX813L與 AT89C51的連接圖 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 硬件設(shè)計 ２４ （ 3）手動復(fù)位輸入，低電平有效，即第 1 腳輸入一個低電平，則第 7 腳產(chǎn)生復(fù)位輸出。 圖 213 發(fā)光二極管與單片機(jī)的連接圖 圖 214按鍵對單片機(jī)的接口電路圖 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 硬件設(shè)計 ２３ 復(fù)位電路 幾乎所有的單片機(jī)都需要復(fù)位電路，對復(fù)位電路的基本要求是：在單片機(jī)上電時能可靠復(fù)位，在下電時能防止程序亂飛導(dǎo)致 EEPROM 中的數(shù)據(jù)被修改；另外，單片機(jī)系統(tǒng)在工作時，由于干擾等各種因素的影響，有可能出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象導(dǎo)致單片機(jī)系統(tǒng)無法正常工作，為了克服這一現(xiàn)象，除了充分利用單片機(jī)本 身的看門狗定時器外，還需外加個看門狗電路；除此以外，有些單片機(jī)系統(tǒng)還要求在掉電瞬間單片機(jī)能將重要數(shù)據(jù)保存下來，因掉電的發(fā)生往往是很隨機(jī)的，因而此類單片機(jī)系統(tǒng)需要電源監(jiān)控電路，在掉電剛發(fā)生時能告知單片機(jī)。 74LS138 是 4/16 譯碼器，即對 4個輸入信號進(jìn)行譯碼。當(dāng) UAB過零變正時， MC和 MD信號同為高電平，定時器 T0和 T1開始計數(shù)。當(dāng) “ ” 端電壓高于 “+” 端時，輸出管飽和，相當(dāng)于輸出端接低電位。 我用的運(yùn)算放大器的芯片為 LM339。此時 TA/2TD=0176。 ～ 90176。當(dāng) CS 為高時 ， I/O CLOCK和 DATA INPUT 被禁止， DATA OUT 為高阻態(tài)。 TLC2543 引腳排列： 引腳功能說明如下： AIN0～ AIN10：模擬輸入端，由內(nèi)部多路器選擇。 十二位 A/D 轉(zhuǎn)換電路 單片機(jī)的輸入信號需要的是數(shù) 字信號，但是由傳感器出來并經(jīng)過處理的信號是模擬信號， A/D轉(zhuǎn)換裝置就是為這個難題孕育而生的， TLC2543 是 其中的代表 。 b. PSEN ： 該引 腳 是外部程序存儲器的選通信號輸出端。端口置 1時，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。 c. P2 端口 [－ ] ： P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/0 端口。作為輸出口時能驅(qū)動 8個 LSTTL。它帶有4KB閃速式存儲器， 128B 內(nèi)存，最大工作頻率 24MHz，具有 32條輸入輸出線， 16定時 /計數(shù)器， 5 中斷源， 1個串行口該單片機(jī)性能穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，開發(fā)周期短，且價格低廉，非常適合于對電子設(shè)備進(jìn)行智能化改造 。 單 相橋式整流電路如圖所示，圖中 負(fù)載 是要求直流供電的負(fù)載電阻，四只整流二極管 D1～ D4接成電橋的形式，故有橋式整流電路之稱。按組成的器 件可分為不可控電路、半控電路、全控電路三種。 18V，這使它不像大多數(shù)的 OP 系列運(yùn)放局限于固定的工作電壓。 圖中所用運(yùn)算放大器視精度要求而用，使用性能較好的運(yùn)算放大器較容易達(dá)到較高的精度和較好的穩(wěn)定性。 0～ 10mA ≤ 500Ω 隔離耐壓 使用溫度 貯存溫度 相對濕度 ＞ 2500Vac 50℃ ～ 65℃ 60℃ ～ 80℃ ＜ 90% 額定輸入電壓 額定輸出電壓 串聯(lián)電阻后 30V～ 1000V 50mV～ 8V（運(yùn)放輸出） (2mA) 型 號 I/O 非線性度 相移 RL=0 （補(bǔ)償后） 線性范圍 負(fù)載電阻 CT0630/5 30A/5mA ＜ % ＜ 5186。測量用微型電流互感器主要要求： 絕緣可靠， 足夠高的測量精度， 當(dāng)被測線路發(fā)生故障出現(xiàn)的 過 大電流時互感器應(yīng)在適當(dāng)?shù)?量程內(nèi)飽和（如 500%的額定電流）以保護(hù)測量儀表。 [8] 以上為 +5V 及 5V 的電路圖?？墒癸@示狀態(tài)在當(dāng)前電壓值，當(dāng)前電流值，當(dāng)前功率因數(shù)之間切換。 控制面板 對于整個無功補(bǔ)償裝置對其控制的方式有兩種，一種是利用通訊模塊將單片機(jī)與上位機(jī)相連，通過上位機(jī)實現(xiàn)對單片機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，從而實現(xiàn)對無功補(bǔ)償裝置的控制，另一種是利用控制面板來實現(xiàn)對單片機(jī)的控制，也就是對無功補(bǔ)償裝置的控制。 我此次設(shè)計的無功補(bǔ)償控制器主要工作原理是由傳感器測出電流電壓值通過單片機(jī)算出無功補(bǔ)償量后完成投切相應(yīng)的電容組。由于這類控制器也都基于無功型，所以它具備靜態(tài)無功型的特點(diǎn)。 功率因數(shù)型控制器 ： 功率因數(shù)用 cosΦ 表示，它表示有功功率在線路中所占的比例。 混合投切方式實際上就是靜態(tài)與動態(tài)補(bǔ)償?shù)幕旌?，一部分電容器組使用接觸器投切，而另一部分電容器組使用電力半導(dǎo)體器件。 3． 可有多種多樣的通訊方式，易于實現(xiàn)各類遠(yuǎn)程，近程通訊。 [2] 當(dāng)給負(fù)載并聯(lián)了補(bǔ)償電容 C后，電路的阻抗角變?yōu)?φ ，線路的總電流 I 與負(fù)載電流 IL不再相等，同時電容電流 IC將補(bǔ)償負(fù)載電流中的無功分量 IL′，使得電路的總電流 I的無功分量 減小為 Isin? =IL′ IC=ILsin? 1IC （式 ） 整理上式有 IC=ILsin? 1ILsin? =（ tan? 1tan? ） P/U （式 ） 由歐姆定律可 得補(bǔ)償電容的電流為 CUXUI CC ??? （ 式 ） 合并上述公式可得補(bǔ)償電容 C的計算公式 )tan(t a n 12 ??? ?? U PC （式 ） 負(fù)載 C I? U? cI? U. I? LI? 圖 01功率因數(shù)補(bǔ)償電路 圖 02功率因數(shù)補(bǔ)償向量圖 CI? 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 方案比較及總體方案 ４ 1. 方案比較及總體方案 主要技術(shù)參數(shù) 動 作 整定值：感性 cosφ ；容性感性 cosφ ≥ ， ≤ cosφ ≤ 輸出控制：按環(huán)形順序投切，即先投先切，每路容量為 AC380V， 1A 輸出顯示：當(dāng) IA ≤ ，顯示器同時顯示 FF 過壓保護(hù)設(shè)定：可在 AC410440V之間連續(xù)調(diào)整，其動作誤差不大于177。形成 cosφ 數(shù)值偏低的原因是電路中存在儲能元件， 儲 能元件與電源之間存在著能量轉(zhuǎn)換，如果能夠減小儲能元件與電源之間能量轉(zhuǎn)換的規(guī)模，即可提高電路的功率因數(shù)。 ② 同步調(diào)相機(jī)； ③ 靜止無功補(bǔ)償器。電能的用戶（負(fù)荷）在需要有功功率的同時還需要無功功率 ,其大小和負(fù)荷的功率因數(shù)有關(guān)；有功功率和無功功率在電力系統(tǒng)的輸電線路和變壓器中流動會產(chǎn)生有功功率損耗和無功功率損耗 ,也會產(chǎn)生電壓降落 。合理配置無功補(bǔ)償是電力系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計工作中一項重要內(nèi)容。 它集 數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、控制判斷和控制輸出于一身 大大的增加了運(yùn)算的速度并減少了人力資源。 電力系統(tǒng)中的功率補(bǔ)償無疑是其中一個需要改善的重要課題。 因此我利用單片機(jī)實現(xiàn)對無功補(bǔ)償?shù)闹悄芸刂?，它利用交流采樣，有簡化硬件、降低成本、提高測量的準(zhǔn)確度，能測量動態(tài)交流電量等優(yōu)點(diǎn)。 [1]無功功率指的是交流電路中，電壓 U 與電流 I存在一相角差時 ,電流流過容性電抗或感性電抗時所形成的功率分量。因此，若能有效的搞好低壓補(bǔ)償，不但可以減輕上一級電網(wǎng)補(bǔ)償?shù)膲毫?，改善提高用戶功率因?shù)，而且能夠有效 地降低電能損失，減少用戶電費(fèi)。對電容器、電纜、電機(jī)、變壓器等，還能避免高次諧波引起的附加電能損失和局部過熱。即電容投切。 [3] 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 緒論 3 功率因數(shù)補(bǔ)償電路、向量圖如圖示。 PLC 又叫可編程控制器，它的穩(wěn)定性高，抗干擾能力強(qiáng)，邏輯控制功能極其強(qiáng)大，一般用作現(xiàn)地控制單元，但技術(shù)卻相對閉塞，通用性和兼容性較差，價格偏高，使用時會增加硬件成本。 動態(tài) 投切方式 應(yīng)該說它是半導(dǎo)體電力器件與數(shù)字技術(shù) 綜合的技術(shù) 結(jié)晶，實際就是一套快速隨動系統(tǒng)，控制器一般能在半個周 期 至 1 個周 期 內(nèi)完成采樣、計算，在 2個周期到來時，控制器已經(jīng)發(fā)出控制信號了。 三 控制器控制方式的選擇 無功功率補(bǔ)償控制器有三種采樣方式，功率因數(shù)型、無功功率型、無功電 流型。即使調(diào)整的較好，也無法 彌 補(bǔ)這種方式本身的缺陷，尤其是在線路重負(fù)荷時。 基于上述優(yōu)點(diǎn)，我選擇了無功功率控制器 。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（ 論文） 方案比較及總體方案 ７ RXD TXD 控制器總體結(jié)構(gòu)圖 : … … … ... 電流互感器 電壓互感器 AD 轉(zhuǎn)換裝置 AT89C51 鍵盤及 LED 顯示 投切控制電路 通訊模塊 復(fù)合開關(guān) 復(fù)合開關(guān) 復(fù)合開關(guān) 電容器組 電容器組 電容器組 相位檢測 共 9 組 圖 11 控制器總體結(jié)構(gòu) 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 硬件設(shè)計 ８ 2. 硬件設(shè)計 對于硬件部分的設(shè)計，我本著簡單可靠的思想來設(shè)計。 2. 外殼：控制面板主容器。 9. 按鍵 6：用于對功率因數(shù)進(jìn)行設(shè)定的操作按鍵，每按鍵一次功率因數(shù)預(yù)設(shè)值加 。 互感器與變壓器類似也是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作 ， 變壓器變換的是電壓而電流互感器變換的是電流罷了 。 二次電流互感器我選擇了 CT0630/5。 主回路的電流互感器的變化視實際使用中變壓器輸出的電流而定。 18V； ⑥具有軌至軌的特性。 整流，就是把交流電變?yōu)橹绷麟姷倪^程。按 控制方式可分為相控式電路和斬波式電路。因此，這種電路在半導(dǎo)體整流電路中得到了頗為廣泛的應(yīng)用 。復(fù)位后 P0－ P3 口均置 1 引腳表現(xiàn)為高電平，程序計數(shù)器和特殊功能寄存器 SFR 全部清零。輸出時可驅(qū)動 4個 LSTTL。而在訪問 8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時其引腳上的內(nèi)容在此期間不會改變。即使不訪問外部存儲器， ALE 端仍以不變的頻率輸出脈沖信號 (此頻率是振蕩器頻率的 1/6)。要使 AT89C51 只訪問外部程序存儲器（地址為 0000HFFFFH） ,這時該引腳必須保持低電平，而要使用片內(nèi)的程序存儲器時該引 腳必須保持高電平。片內(nèi)的 14 通道多路器可以選擇11個輸入中的任何一個或 3 個內(nèi)部自測試電壓中的一個，采樣－保持是自動的，轉(zhuǎn)換結(jié)束， EOC輸出變高。最大輸入電壓范圍取決于兩端電壓差； I/O CLOCK：時鐘輸入 /輸出端。對于三 相對稱電源，若電網(wǎng)的功率因數(shù)值為 1，即等效總負(fù)載為純阻性，則各相電源的相電流必定與其相電壓同相，相位差 Φ =0176。檢測功率因數(shù)實際上就是要檢測電壓與電流的相位差，而在電網(wǎng)頻率不變時，可將測出的相位差變?yōu)闀r間值。 圖 28 TLC2543與 AT89C51的連接圖 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 硬件設(shè)計 １９ a) 阻性 b) 容性 c) 感性 相應(yīng)的相位檢測電路如圖 。兩個輸入端一個稱為同相輸入端，用 “+” 表示，另一個稱為反相輸入端，用 “ ” 表示。另外，各比