【正文】 電壓在 V5~?之間變化。中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)26 互感器的次級連接是電流轉(zhuǎn)電壓電路，該電路是將互感器的電流輸出信號變換成電壓信號，以符合CPU采樣信號是電壓信號的特性。而且軌至軌的特性使其輸出電壓的范圍能跟隨電源工作范圍，這就能在保證輸出電壓的大小的前提下，盡可能的減少工作電壓，達(dá)到節(jié)能的目的。此處選用的是BB公司的高精度運(yùn)放OPA2277。電容中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)25C2是400 至1000pF 的小電容，用來濾波。副邊電路是電流/電壓變換電路，當(dāng)需要電壓輸出時采用。使用時需要將電壓信號變換成電流信號。圖 AT89C51 與 DM162 接口電路3．3 模擬信號調(diào)理電路 3．3．1 互感器信號轉(zhuǎn)換及電流—電壓轉(zhuǎn)換電路 在此用到的是北京星格公是司研制的精密電壓互感器SPT204A和電流互感器SCT254AK。 1602 型 LCD 可以顯示 2 行 16 個字符，有 8 位數(shù)據(jù)總線 D0~D7 和RS，R/W ，EN 三個控制端口，工作電壓為 5V，并且具有字符對比度調(diào)節(jié)和背光功能。中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)22*BOM+ MAX813L與89c51接口圖 3．2．4 LCD 顯示 本次設(shè)計采用 1602 型 LCD 顯示，現(xiàn)在的字符型液晶模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計中最常用的信息顯示器件了。 （3）看門狗定時器被清零，WDO維持高電平；當(dāng)程序跑飛或死機(jī)時，“喂狗”信號，WDO跳變?yōu)榈碗娖?，由于MR端有一個內(nèi)部250mA的上拉電流，D導(dǎo)通MR獲得有效低電平，RESET端輸出復(fù)位脈沖，單片機(jī)復(fù)位，看門狗定時器清零，WDO又恢復(fù)成高電平。該監(jiān)控電路的主要功能如下：（1）系統(tǒng)正常上電復(fù)位：電源上電時，當(dāng)電源電壓超過復(fù)位門限電壓，RESET 端輸出 200ms 的復(fù)位信號，使系統(tǒng)復(fù)位。 3．2．3 看門狗本系統(tǒng)采用 MAXIM 公司的低成本微處理器監(jiān)控芯片 MAX813L 構(gòu)成硬件狗 [7]，與 AT89C51 的接口電路如圖 3．3 所示。 (3)中斷法 EOC必須經(jīng)過非門接到AT89C51的中斷請求輸入線INT0或INT1上， AT89C51的中斷觸發(fā)方式為下降沿觸發(fā)。單片機(jī)啟動ADC0809后，延遲10uS，檢測EOC，若EOC=0則A/D轉(zhuǎn)換沒有結(jié)束，繼續(xù)檢測EOC直到EOC=1 。 單片機(jī)讀取A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果的方法有三種： (1)延遲法單片機(jī)啟動ADC0809后，延時130uS以上，可以讀到正確的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。ADC0809 常用的時鐘電路如圖： Q012983CKA4BR67LS5EGNDO ADC0809常用的時鐘電路圖 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果(8位數(shù)字量 )送到三態(tài)鎖存輸出緩沖器，此時A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果還沒有現(xiàn)在DB0DB7八條數(shù)字量輸出線上，單片機(jī)不能獲取之。當(dāng) ADC0809用于AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)時，若AT89C51采用6MHz的晶振，則ADC0809的時鐘信號可以由AT89C51的ALE 經(jīng)過一個二分頻電路獲取。只有當(dāng)轉(zhuǎn)換啟動信號端START出現(xiàn)下降沿并延遲 )218(uScTeo??后，才啟動芯片進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，START的上升沿復(fù)位ADC0809。當(dāng)ALE=0 時，地址鎖存器處于鎖存狀態(tài)，模擬開關(guān)始終與剛才選中的輸入通道接通。表1中C 、B 、A是三條通道的地址線。 8路模擬開關(guān)與輸入通道的關(guān)系表同入通道IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7A 0 1 0 1 0 1 O 1B 0 0 1 1 0 0 1 1C 0 0 0 0 1 1 1 1ADC0809芯片可以分時處理 8路模擬量輸入信號，使用模擬開關(guān)切換。 3．2．2 A/D 轉(zhuǎn)換器選型ADC0809是一種8路模擬輸入逐次比較型 A/D轉(zhuǎn)換器，由于價格適中，與單片機(jī)的接口、軟件操作均比較簡單，目前在8位單片機(jī)系統(tǒng)中有著廣中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)19泛的使用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V 編程電源（VPP） 。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH） ，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC 指令是 ALE才起作用。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。在平時，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 RST：復(fù)位輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口： P3口管腳是 8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口： P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口，P2 口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)17阻拉高，且作為輸入。P1口管腳寫入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0 外部必須被拉高。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向 I/O口，每腳可吸收8TTL門電流，當(dāng)P1 口的管腳第一次寫 1時，被定義為高阻輸入。主要性能參數(shù)：中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)16? 與MCS—51產(chǎn)品指令系統(tǒng)兼容? 4K字節(jié)可重復(fù)擦寫Flash閃速存儲器? 1000次擦寫周期? 全靜態(tài)操作：0Hz—24MHz? 三級加密程序存儲器? 128?8字節(jié)內(nèi)部RAM? 32個可編程I/O口線? 2個16位定時/計數(shù)器? 6個中斷源? 可編程竄行UART? 低功耗空閑和掉電模式管腳說明： VCC：供電電壓。 現(xiàn)場參數(shù)顯示：可現(xiàn)場顯示電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)，比如電壓、電流、功率因數(shù)。 保護(hù)功能：過電壓快速切斷功能：當(dāng)電網(wǎng)電壓大于高壓保護(hù)值時，自動切除全部電容器。 控制物理量：以無功功率電容器的投切。3．1 無功補(bǔ)償裝置的技術(shù)要求3．1．1 補(bǔ)償控制應(yīng)符合技術(shù)條件： 控制方式：可控硅與接觸器聯(lián)合控制，即在投切時采用可控硅，正常運(yùn)行時采用接觸器的方式。中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)14 第三章 硬件設(shè)計在一系列的理論分析之后，本次設(shè)計將采用根據(jù)功率因數(shù)來確定補(bǔ)償容量的方法，再根據(jù)當(dāng)前無功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，我們采用TSC并聯(lián)電容器型的無功補(bǔ)償裝置。2．3 確定補(bǔ)償容量的幾種方法 2．3．1 從提高功率因數(shù)需要確定補(bǔ)償容量設(shè)電網(wǎng)的最大負(fù)荷月的平均有功功率為 pjP，補(bǔ)償前的功率因數(shù)為1cos?，補(bǔ)償后的功率因數(shù)為 2cos?，則所需要的補(bǔ)償容量 cQ的計算公式為)(21tgtQpj??若要求將功率因數(shù)由 1s提高的 2s而小于 3cos?，則補(bǔ)償容量 c計算為)()( 1?tPtgPpjcpj ??中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)12 2．3．2 從降低線路有功損耗需要來確定補(bǔ)償容量 設(shè)補(bǔ)償前線路中的電流為 1I，相應(yīng)的有功電流為 1rI，無功電流為 1xI，補(bǔ)償無功 Q后線路中的電流為 2，相應(yīng)的有功電流為 2，無功電流為 2，則補(bǔ)償前的線路損耗為： RIIPr2121)cos(3???補(bǔ)償后的線路損耗為： IIr22)cos(3?則補(bǔ)償后線損降低的百分值為： %10])cos(1[%0221 ????????lP若根據(jù)要求 %已經(jīng)確定，則可求得： P???1sco2?則補(bǔ)償容量可以按 )(2tgtPQpjc 來計算 2．3．3 從提高運(yùn)行電壓需要來確定補(bǔ)償容量 配電線路末端電壓較低，通常是通過無功補(bǔ)償來提高供電電壓的，因此，有時要從提高線路電壓來確定補(bǔ)償容量。此法對電容器的保護(hù)比前二種要更可靠。補(bǔ)償電容器組的固定連接可起到相當(dāng)于隨器補(bǔ)償?shù)淖饔?，補(bǔ)償用戶的固定無功基荷；可投電容器組用于補(bǔ)償無功峰荷部分。隨器補(bǔ)償由于補(bǔ)在低壓側(cè)，可有效地補(bǔ)償配變空載無功， 且連線簡單， 做到無功地就地補(bǔ)償。有很多的低壓配電網(wǎng)中的變壓器，尤其是農(nóng)網(wǎng)配電變壓器，普遍存在負(fù)荷輕的現(xiàn)象。為防止電機(jī)推出時產(chǎn)生自激過電壓，補(bǔ)償容量一般不大于電機(jī)的空載無功。隨機(jī)補(bǔ)償?shù)貎?yōu)點是：用電設(shè)備運(yùn)行時，無功補(bǔ)償投入，用電設(shè)備停止運(yùn)補(bǔ)償裝置也退出，不需要頻繁調(diào)整補(bǔ)償容量。 低壓無功補(bǔ)償?shù)哪繕?biāo)是實現(xiàn)無功的就地平衡，通常采用地方式有三種： 隨機(jī)補(bǔ)償、隨器補(bǔ)償、跟蹤補(bǔ)償。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?，而且可以提高用戶配電變壓器的利用率，改善用戶功率因?shù)和電壓質(zhì)量，并有效降低電能損失。此時， )(tIr的波形和 )(tU相同，即電壓和電流的相位相同。中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)10 )(tIr )(tIC )(tI )(tU 電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償原理圖設(shè)負(fù)荷實際吸收的電流為 )(tI，為了使輸電線路上流過純有功電流)(tIr，則需要在負(fù)荷端接入一個無功補(bǔ)償器，補(bǔ)償器提供的電流為 )(tIC，則 )()(tItIcr??這里 的 )(tIc就是無功電流 X，這就是電力系統(tǒng)中進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)囊c。這時，負(fù)荷所需的無功功率全部由補(bǔ)償電容供給，電網(wǎng)只需供給有功功率。 I?qI??q??U?I??I? cI?qI? 并聯(lián)電容器的補(bǔ)償電流向量圖圖中的用電負(fù)荷總電流 I可以分解為有功電流分量 PI，和無功電流分量 QI(電感性的 )。由電壓損耗計算公式 UXQPRC)(????可知，采用無功補(bǔ)償措施后，因通過電力網(wǎng)無功功率的減少，降低了電力網(wǎng)中的電壓損耗，提高了用戶處的電壓質(zhì)量。同一臺變壓器，因為負(fù)荷的功率因數(shù)的提高而可多供200千瓦負(fù)荷，是相當(dāng)可觀的。 ? 圖2. 2 無功補(bǔ)償補(bǔ)償原理示意圖視在功率的減少可相應(yīng)減少供電線路的截面和變壓器的容量，降低供用電設(shè)備的投資。pQ39。無功補(bǔ)償?shù)淖饔煤驮砜捎蓤D2．2來解釋：設(shè)電感性負(fù)荷需要從電源吸取的無功功率為 Q，裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置后，補(bǔ)償無功功率為 CQ，使電源輸出的無功功率減少為 C???，功率因數(shù)由 ?cos提高到 ?cos，視在功率 S減少到 ?。因此，把由電容器組成的裝置稱為無功補(bǔ)償裝置。中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)82．1 無功補(bǔ)償?shù)脑韺㈦娙萜骱碗姼胁⑦B在同一電路中，電感吸收能量時，正好電容器釋放能量，而電感放出能量時，電容器卻在吸收能量。可見的元件電阻小于電抗的電網(wǎng)中，無功引起的電壓損耗占主要部分。I 1S 1RXI 2S 2U 2U 1圖 2. 1 由局部電力網(wǎng)的等值電路圖由局部電力網(wǎng)的等效電路圖2．1可知，電力網(wǎng)中由于無功負(fù)荷而帶來的電壓損耗 U?的計算公式為： CUXQRPRXIRI 22221 sincos ????????中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)7式中： CU——電網(wǎng)的額定電壓 2——元件的末端電壓 ?——電網(wǎng)中的電壓和電流的差角 R X——電網(wǎng)中元件的等效電阻和電抗 2P Q——元件末端的有功負(fù)載和無功負(fù)載由上式可知由負(fù)荷的無功功率 2Q在元件引起的損耗 XU?的計算公式為：CXU2??。所以無功功率被使用于建立磁場和靜電場，它存儲于電感和電容中，通過電力網(wǎng)往返于電源和電感、電容之間。電動機(jī)和變壓器在能量轉(zhuǎn)換過程中建立交變磁場，在一個周期內(nèi)吸收的功率和釋放的功率相等，這種功率稱為感性無功功率。中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)6 第二章 無功補(bǔ)償?shù)脑黼娏W(wǎng)中的變壓器和電動機(jī)是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工做的。二是在傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償裝置的基礎(chǔ)上，對其控制器和動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，從而開發(fā)出一種智能無功補(bǔ)償器。1．3 本課題主要研究的內(nèi)容本文研究的主要有兩方面：一是無功補(bǔ)償?shù)幕纠碚摵碗娋W(wǎng)中最佳補(bǔ)償方式的