【正文】 角形接法主要用于三相對(duì)稱性負(fù)荷。由于電容器的接法有多種方式，因此要先確定電容器組的接法。電容器組的容量分為以下幾個(gè)等級(jí)：160kvar、100kvar、40kvar、20kvar和10kvar。依據(jù)補(bǔ)償容量計(jì)算式子計(jì)算電容器容量，計(jì)算式如51下： Q=S（） （51）由測量電路可以測出當(dāng)前功率因數(shù)值，～，補(bǔ)償電容器容量情況如下表51所示：表51補(bǔ)償容量補(bǔ)償前cosφ補(bǔ)償后cosφ=，補(bǔ)償電容量（單位：kvar）64861057253249044640035230024418411842根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果和常規(guī)要求，此設(shè)計(jì)采用了10組電容器組作為投切裝置，其分組方式見表52所示。綜合以上三種無功功率補(bǔ)償方式的比較，根據(jù)分析，本設(shè)計(jì)選擇采用低壓集中補(bǔ)償方式。但這種補(bǔ)償方式也有缺點(diǎn)。就地補(bǔ)償將電容器裝設(shè)在異步電動(dòng)機(jī)或電感性用電設(shè)備附近，就地進(jìn)行無功補(bǔ)償，也稱為單獨(dú)補(bǔ)償或個(gè)別補(bǔ)償方式(如圖12中的方式3)。由于電容器分散在各用戶旁，可以就近補(bǔ)償主要用電設(shè)備的無功功率。主要目的是提高專用變壓器用戶的功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)無功的就地平衡，對(duì)配電網(wǎng)和配電變壓器的降損有一定的作用，也有助于保證該用戶的電壓水平，這種補(bǔ)償方式的投資及維護(hù)均由專用變壓器用戶承擔(dān)。： 無功補(bǔ)償裝設(shè)方式目前國內(nèi)較普遍采用的一種無功補(bǔ)償方式是在用戶專用變壓器的低壓母線上進(jìn)行集中補(bǔ)償(如圖12的方式1) 。補(bǔ)償方式不同，補(bǔ)償容量的計(jì)算公式也不相同。引腳功能說明：1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表41所示：表411602引腳說明表編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光燈正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光燈負(fù)極1602LCD的指令說明：1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表42所示：表42 LCD控制指令表序號(hào)指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示0000000012光標(biāo)返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關(guān)控制0000001DCB5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址0001字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址8置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址001顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址9讀忙標(biāo)志或地址01BF計(jì)數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容1602LCD的一般初始化（復(fù)位）過程如下:延時(shí)15Ms；寫指令38H（不檢測忙信號(hào)）；延時(shí)5mS；寫指令38H（不檢測忙信號(hào)）；延時(shí)5mS；寫指令38H（不檢測忙信號(hào)）；以后每次寫指令、讀/寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測忙信號(hào)；寫指令38H：顯示模式設(shè)置；寫指令08H：顯示關(guān)閉；寫指令01H：顯示清屏；寫指令06H：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置；寫指令0CH：顯示開及光標(biāo)設(shè)置。 LCD參數(shù)功能及初始化此設(shè)計(jì)采用的是1602LCD字符型液晶顯示器顯示。這樣一來就組成某個(gè)字符。這就是LCD顯示的基本原理。液晶顯示器中各種圖形的顯示原理：線段的顯示：點(diǎn)陣圖形式液晶由MN個(gè)顯示單元組成，假設(shè)LCD顯示屏有64行，每行有128列，每8列對(duì)應(yīng)1字節(jié)的8位，即每行由16字節(jié)，共168=128個(gè)點(diǎn)組成，屏上6416個(gè)顯示單元與顯示RAM區(qū)1024字節(jié)相對(duì)應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對(duì)應(yīng)。 LCD顯示器原理液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。C．體積小、重量輕：液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達(dá)到顯示的目的，在重量上比具有相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。因此，液晶顯示器的畫質(zhì)高且不會(huì)閃爍。由于LCD顯示器在單片機(jī)系統(tǒng)中作為輸出器件有良好的優(yōu)點(diǎn)，因此本設(shè)計(jì)中的顯示電路部分采用LCD進(jìn)行顯示。液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通過器件，如在計(jì)算器、萬用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號(hào)和圖形。開始執(zhí)行程序時(shí)，不論UCA處于正半周、負(fù)半周、是否過零點(diǎn)，均可確保是從UCA由正變負(fù)過零點(diǎn)時(shí)開始計(jì)數(shù)，由負(fù)變正過零點(diǎn)時(shí)停止計(jì)數(shù)。程序設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)成了子程序的形式，執(zhí)行完成后φ角的二進(jìn)制整數(shù)在31H中，小數(shù)部分在30H中，符號(hào)在33H中；00H表示阻性或感性；80H表示容性，角的十進(jìn)制結(jié)果則在32H中。若發(fā)現(xiàn)UC和Ud是前沿對(duì)齊，UC后沿隨θ角而變化，則表示極性配合不正確，只要將變壓器或者電流互感器中之一反相即可糾正。圖9中a，b，c，d，e，f各點(diǎn)處的波形可用雙線示波器觀看到。因ALE脈沖頻率在8051執(zhí)行非MOVX類指令時(shí)是穩(wěn)定的，且為1/6晶振頻率，用8051內(nèi)部定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1對(duì)G3與G4門輸出脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。 相位差檢測接口電路由變壓器TR取得UCA線電壓信號(hào)和由電流互感器取得線電流IB信號(hào)均由檢查器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的方波信號(hào)，電壓方波信號(hào)經(jīng)G1門反相后作為測量T/2脈沖的門控脈沖加至G3門輸入端，由或非門G2得到UCA與IB同時(shí)為負(fù)的正極性方波脈沖作為測量時(shí)間τ的門控脈沖加至G4門輸入端。 R、L、C性波形圖 接口電路由以上分析可以知道，只要測出時(shí)間τ，便可以間接測量出相角φ。τ=T/2?！?176。τ=T/4～0 純感性時(shí)：θ=180176。τ=T/4（T為電網(wǎng)周期時(shí)間）；感性時(shí)：θ=90176。θ=0176。176。θ=90176。θ=180176?！?80176。；感性時(shí)：φ=0～90176。、。表25 中斷允許控制位符號(hào)位地址功能EA中斷允許控制位，EA=0，中斷總禁止；EA=1，各中斷由各自的控制位設(shè)定預(yù)留ET2定時(shí)器2中斷允許控制位ES串行口中斷允許控制位ET1定時(shí)器1中斷允許控制位EX1外部中斷1允許控制位ET0定時(shí)器0中斷允許控制位EX0外部中斷0允許控制位3 相位差檢測電路 功率因數(shù)測量原理分析為了測量電網(wǎng)功率因數(shù)值，首先進(jìn)行測量原理分析。它們的值一直到下一個(gè)周期被電路捕捉下來。標(biāo)志位也必須由軟件清0。程序進(jìn)入中斷服務(wù)后，這些標(biāo)志位都可以由硬件清0。它們?yōu)锳T89系列新產(chǎn)品預(yù)留。對(duì)于AT89C51。IE還包括一個(gè)中斷總控制位EA，它能禁止所有中斷。表24 T2MOD定時(shí)器2控制寄存器T2MOD地址：0C9H 復(fù)位值：00BT20EDCEN76543210符號(hào)功能—無定義，預(yù)留擴(kuò)展T20E定時(shí)器2輸出允許位DCEN置1后，定時(shí)器2可配置向上或向下計(jì)數(shù)(4).中斷AT89C51有6個(gè)中斷源:兩個(gè)外部中斷(INT0和INT1)，三個(gè)定時(shí)中斷定時(shí)器0、2和一個(gè)串行中斷。因?yàn)樽R(shí)別1—0的跳變需要2個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)晶振周期)，所以，最大的計(jì)數(shù)頻率不高于晶振頻率的1/24。一個(gè)周期采樣到高電平，而下一個(gè)周期采樣到低電平，計(jì)數(shù)器加1。表23 定時(shí)器2工作模式RCLK+TCLKCP/RL2TR2MODE00116位自動(dòng)重載01116位捕捉11波特率發(fā)生器0不用在計(jì)數(shù)工作方式下，寄存器在相關(guān)外部輸入角T2發(fā)生1至0的下降沿時(shí)增加1。在定時(shí)工作方式中，每個(gè)機(jī)器周期，TL2寄存器都會(huì)加1。如表24所示，工作模式由T2CON中的相關(guān)為選擇。其工作方式由特殊寄存器T2CON中的C/T2位選擇(如表23所示)。這樣不但可以根據(jù)計(jì)數(shù)值計(jì)算出定時(shí)時(shí)間，也可以反過來按定時(shí)時(shí)間的要求計(jì)算出計(jì)數(shù)器的預(yù)置值。如果單片機(jī)采用12MHZ晶體，則計(jì)數(shù)頻率為1MHZ。也就是每個(gè)機(jī)器周期計(jì)數(shù)加1。鑒于此，計(jì)數(shù)脈沖的頻率不能高于振蕩脈沖的頻率不能高于振蕩脈沖頻率的1/24。在下一個(gè)機(jī)器周期的S3P1進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)方式下，單片機(jī)在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2拍節(jié)對(duì)外部計(jì)數(shù)脈沖進(jìn)行采樣。MCS51系列的芯片有T0()和T1(P3 .5)兩個(gè)信號(hào)引腳，分別就是這兩個(gè)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)輸入端。②.計(jì)數(shù)功能所謂的計(jì)數(shù)功能是指對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)。這4個(gè)計(jì)數(shù)器均屬于專用寄存器之列。表22 P3口引腳第二功能引腳號(hào)第二功能RXD（串行輸入）TXD（串行輸出）INT0（外部中斷0）INT1（外部中斷1）T0（定時(shí)器0外部輸入）T1（定時(shí)器1外部輸入）WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）在Flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號(hào)。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流ILL。P3口:P3口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0口，P3輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)4個(gè)TTL邏輯電平。在使用8位地址訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在訪問外部存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口送出高8位地址。對(duì)P2口寫“1”時(shí)，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。表21 引腳號(hào)功能特性T2（定時(shí)/計(jì)數(shù)器2外部技術(shù)脈沖輸入），時(shí)鐘輸出T2EX定時(shí)/計(jì)數(shù)2捕獲/重裝載觸發(fā)和方向控制在Flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。對(duì)P1口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻的原因，將輸出電流ILL。程序效驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。對(duì)P0口端口寫“1”時(shí)，引腳作高阻抗輸入。低功耗空閑和掉電模式： AT89C51外部引腳圖AT89C51部分管腳的說明:P0口:P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/0口。8個(gè)中斷源32個(gè)可編程I/0口線三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器1000次可擦寫周期 單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖單片機(jī)主要性能參數(shù)如下：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器比51系列的單片機(jī)相比大了許多為256字節(jié)RAM?？刂破魇菃纹瑱C(jī)的指揮控制部件，主要任務(wù)的識(shí)別指令，并根據(jù)指令的性質(zhì)控制單片機(jī)各功能部件，從而保證單片機(jī)各部分能自動(dòng)而協(xié)調(diào)地工作。CPU是由運(yùn)算器和控制器所構(gòu)成的。根據(jù)此設(shè)計(jì)框架，在下面的設(shè)計(jì)中將分章節(jié)來分別介紹相位差檢測電路、三相功率因數(shù)顯示電路、電容器組及其投切控制電路、RS232C串行通信接口電路四大組成部分。電容器組及其投切控制電路的作用是電容器按照不同的容量進(jìn)行分組，通過電容器組投切控制電路控制其適當(dāng)容量的電容器組的投切。其中相位差檢測電路的作用是檢測配電線路電壓和電流之間的相位差值，結(jié)果送入單片機(jī)中進(jìn)行功率因數(shù)的計(jì)算，得出當(dāng)前配電線路的功率因數(shù)值。投切電容電路中用晶閘管來作為控制開關(guān)實(shí)現(xiàn)柔性投切；還接上RS232C接口，向上位機(jī)傳遞系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信息，以適應(yīng)將來配電網(wǎng)控制發(fā)展趨勢。把計(jì)算出的功率因數(shù)與規(guī)定的因數(shù)比較看看是否符合要求，當(dāng)功率因數(shù)低于要求時(shí)，通過控制補(bǔ)償電路實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測電路的補(bǔ)償。，單片機(jī)AT89C51是本系統(tǒng)的核心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、輸入、輸出控制等功能。 整體設(shè)計(jì)方案根據(jù)要求，本設(shè)計(jì)以10KV配電系統(tǒng)為對(duì)象，： 10KV配電系統(tǒng)圖課題任務(wù)中主要任務(wù)為設(shè)計(jì)一套無功功率控制裝置，此裝置以單片機(jī)為核心，具有對(duì)配電系統(tǒng)功率因數(shù)進(jìn)行測量，功率因數(shù)顯示和投切電力電容器進(jìn)行無功功率補(bǔ)償?shù)墓δ?。根?jù)配電系統(tǒng)的基本運(yùn)行要求，設(shè)計(jì)一套無功功率控制裝置：①以單片機(jī)作為核心，設(shè)計(jì)無功功率控制器，