【正文】 ： 片內(nèi)具有計算機正常運行所必需的部件，片外有很多供擴展用的(總線，并行和串行的輸入/輸 出)管腳，很容易組成一定規(guī)模的計算機應(yīng)用系統(tǒng)。 系統(tǒng)軟件(如:程序指令，常數(shù)，表格)固化在 ROM 中，不易受病毒破壞。通常ROM，RAM可分別擴展至64KB。 51系列單片機的特點（1）51片內(nèi)存儲容量較?。?原因是受集成度的限制。51單片機是基礎(chǔ)入門的一個單片機，還是應(yīng)用最廣泛的一種。該系列單片機的始祖是Intel的8031單片機，后來隨著Flash rom技術(shù)的發(fā)展，8031單片機取得了長足的進展，成為目前應(yīng)用最廣泛的8位單片機之一，其代表型號是ATMEL公司的AT89系列，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)測控系統(tǒng)之中[9]。本次設(shè)計使用第一種補償方式。此法對電容器的保護比前二種要更可靠。補償電容器組的固定連接可起到相當(dāng)于隨器補償?shù)淖饔?，補償用戶的固定無功基荷；可投電容器組用于補償無功峰荷部分。隨器補償由于補在低壓側(cè)，可有效地補償配變空載無功， 且連線簡單， 做到無功地就地補償。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[7]。為防止電機推出時產(chǎn)生自激過電壓，補償容量一般不大于電機的空載無功。隨機補償?shù)貎?yōu)點是：用電設(shè)備運行時，無功補償投入，用電設(shè)備停止運補償裝置也退出，不需要頻繁調(diào)整補償容量[6]。低壓無功補償?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： 隨機補償、隨器補償、跟蹤補償。搞好低壓補償，不但可以減輕上一級電網(wǎng)補償?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。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。 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。此外，同步電動機等也可以作為無功補償裝置。能量就在它們之間交換，即感性負(fù)荷(電動機、變壓器等)所吸收的無功功率，可由電容器所輸出的無功功率中得到補償[4]。文中對補償器的控制器的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計作了較詳盡的分析。首先是對無功補償中一般問題進行分析，其次是對無功補償計算方案的分析。同樣電力電子技術(shù)對無功補償技術(shù)也帶來了新的發(fā)展契機。在第一個工業(yè)用晶閘管出現(xiàn)之前，電子半導(dǎo)體由于功率過小，在直流傳動，交流傳動，電磁合閘，交流不間斷電源和無功補償?shù)阮I(lǐng)域內(nèi)一直沒有得到應(yīng)有的推廣使用[3]。但同步補償器成本高，安裝復(fù)雜，維護困難，使其推廣使用受到限制。至今并聯(lián)電容器仍是一種主要補償方式，應(yīng)用范圍廣泛，只是控制器在不斷的更新發(fā)展。頻率的控制與有功功率的控制密切相關(guān)，而電壓控制的重要方法之一是對電力系統(tǒng)的無功功率進行控制。 國內(nèi)研究動態(tài)在電力系統(tǒng)中，電壓和頻率是衡量電能質(zhì)量的兩個最基本、最重要的指標(biāo)。由此可見，產(chǎn)生相同的電力，無功補償?shù)馁M用約為新建電廠費用10%，而且無功補償設(shè)備的費用僅需兩個月的無功功率補償?shù)膶p節(jié)電費用即可全部收回。當(dāng)前無功功率補償裝置設(shè)備主要為電力電容器，設(shè)無功補償設(shè)備每千瓦的平均綜合造價為50元，則全國無功補償裝置的總投資約為29億元。設(shè)當(dāng)前全國電力網(wǎng)總負(fù)荷的當(dāng)前功率因數(shù)，采用無功功率補償后，把電力網(wǎng)總負(fù)荷的功率因數(shù)提高到，則每年可以降低線損約為390億千瓦時，價值約為185億元。據(jù)報道，估計實際的統(tǒng)計線損率約為15%，即2007年全國年線損量約為4800億千瓦時。因此大力推廣無功補償技術(shù)是非常必要的，并且從以下數(shù)據(jù)，我們也能看出發(fā)展無功補償所能帶來的巨大經(jīng)濟效益。在這種情況下，采用無功補償節(jié)能技術(shù)，對提高電能質(zhì)量和挖掘電網(wǎng)潛力是十分必要的，世界各國都把無功補償作為電網(wǎng)規(guī)劃的重要組成部分[1]。導(dǎo)致此現(xiàn)象的主要原因是眾多的感性負(fù)載用電設(shè)備設(shè)計落后，功率因數(shù)較低。該裝置可跟蹤電網(wǎng)無功功率的變化并自動補償，實現(xiàn)了無功補償裝置的優(yōu)化運行，具有體積小、原理簡單、智能投切等優(yōu)點。本文主要研究了無功補償對電網(wǎng)性能的改善，以及控制器的軟硬件的配置。無功功率補償控制器設(shè)計無功功率補償控制器設(shè)計摘 要本課題研究以低壓電網(wǎng)無功補償改造為背景，研制了一種低壓無功功率補償控制器。作為一種非實時的無功補償裝置，該裝置以定時的電網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)，以城鎮(zhèn)低壓網(wǎng)(220V)的無功補償為對象。系統(tǒng)采用AT89C51單片機，該單片機是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能的CMOS 8位單片機，具有運算速度高，實時性好的特點；軟件則使用匯編語言進行編譯；人機操作界面采用LCD顯示，顯示效果較好；A/D轉(zhuǎn)換采用ADC0809，是一款比較實用的A/D轉(zhuǎn)換裝置。關(guān)鍵詞：無功補償 單片機 功率因數(shù) I IV 目 錄摘 要 IAbstract II1 緒論 1 課題的應(yīng)用背景 1 國內(nèi)研究動態(tài) 2 本課題主要研究的內(nèi)容 2 無功補償?shù)脑?2 32 芯片簡介 5 51系列單片機簡介 5 51系列單片機的特點 5 AT89C51單片機 5 AT89C51特性 5 AT89C51的功能 6 MAX813L芯片 8 LCD1602芯片 9 74HC595 103 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 12 電源電路 12 A/D轉(zhuǎn)換電路 13 看門狗電路 15 LCD顯示 16 模擬信號處理電路 18 18 D觸發(fā)器控制電路 19 20 214 系統(tǒng)軟件的設(shè)計 23 23 23 24結(jié) 論 26參 考 文 獻 27附錄 系統(tǒng)硬件原理圖 28致 謝 29無功功率補償控制器設(shè)計1 緒論 課題的應(yīng)用背景目前，我國的電網(wǎng)，特別是廣大的低壓電網(wǎng)，普遍存在功率因數(shù)較低、電網(wǎng)線損較大的情況。比如我國的電動機消耗的電能占全部發(fā)電量的70%，而由于設(shè)計和使用等方面的原因我國電動機的功率因數(shù)往往較低，一般約為。從我國電網(wǎng)功率因數(shù)和補償深度來看，我國與世界發(fā)達(dá)國家有不小差距。2007年 ，我國年總發(fā)電量為32559億千瓦時，%，但是這個數(shù)字沒有包含相當(dāng)大的110千伏、35千伏、。設(shè)全國的理論線損與統(tǒng)計線損相一致，其中可變線損約占理論總線損的80%，則年可變線損電量約為3900億千瓦時。設(shè)2007年全國電網(wǎng)的最大負(fù)荷利用小時數(shù)為5000小時，則電網(wǎng)的最大負(fù)荷約為2億千瓦，當(dāng)用無功功率補償法把功率因數(shù)，提高到。應(yīng)當(dāng)指出，節(jié)省240億千瓦時約相當(dāng)于一座400萬千瓦火電廠的年發(fā)電量，而建一座400萬千瓦的火電廠需綜合費用約為300億元，同時每年需燃燒煤約為1200萬噸，每年產(chǎn)生，等有害物質(zhì)約為600萬噸。綜上所述 ，無功補償不僅具有如上所述的節(jié)省投資、節(jié)省電力、節(jié)省燃煤及污染等作用[2]，同時還可以提高電力系統(tǒng)設(shè)備的供電能力，改善電壓質(zhì)量，減少用戶電費開支，延緩用戶的增容改造等作用。為確保電力系統(tǒng)的正常運行，供電電壓和頻率必須穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)。早期的無功補償裝置為并聯(lián)電容器和同步補償器，多用在系統(tǒng)的高壓側(cè)進行集中補償。同步補償器的實質(zhì)是同步電機，當(dāng)勵磁電流發(fā)生改變時，電動機可隨之平滑的改變輸出無功電流的大小和方向，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行有好處。隨著近代電力電子技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，無功補償技術(shù)也隨之發(fā)展。晶閘管的出現(xiàn)標(biāo)志著電力電子技術(shù)的誕生，并以此為起點，隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)和變流技術(shù)的發(fā)展，新型的電力電子器件不斷問世，由此引發(fā)了眾多行業(yè)的變革，如交流變頻調(diào)速技術(shù)的蓬勃發(fā)展。 本課題主要研究的內(nèi)容本文研究的主要有兩方面：一是無功補償?shù)幕纠碚摵碗娋W(wǎng)中最佳補償方式的探討。二是在傳統(tǒng)的無功補償裝置的基礎(chǔ)上，對其控制器和動作執(zhí)行機構(gòu)進行改進，從而開發(fā)出一種智能無功補償器。 無功補償?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。因此，把由電容器組成的裝置稱為無功補償裝置。：設(shè)電感性負(fù)荷需要從電源吸取的無功功率為，裝設(shè)無功補償裝置后，補償無功功率為，使電源輸出的無功功率減少為，功率因數(shù)由提高到，視在功率減少到。例如一臺1000千伏安的變壓器， 時，可供700千瓦的有功負(fù)荷，可供900千瓦的有功功率[5]。廣大市電低壓電網(wǎng)處于電網(wǎng)的最末端，因此補償?shù)蛪簾o功負(fù)荷是電網(wǎng)補償?shù)年P(guān)鍵。低壓補償對用戶及供電部門都有利。隨機補償就是將低壓電容器組與電動機并聯(lián)，通過控制、保護裝置與電機共同投切。且具有投資少，配置靈活，維修簡單等優(yōu)點。隨器補償是指將低壓電容器通過低壓保險接在配電變壓器二次側(cè)，以補償配電變壓器空載無功的補償方式。在負(fù)荷時接近空載，此時配電變壓器的空載無功是電網(wǎng)無功負(fù)荷的主要部分。跟蹤補償是指以無功補償投切裝置作為控制保護裝置。由于用戶負(fù)荷有一定的波動性，故推薦選用自動投切方式[8]。上述三種補償方式均可對特定種類無功負(fù)荷實現(xiàn)“就地平衡”的無功補償，降損節(jié)能效果好。2 芯片簡介 51系列單片機簡介51單片機是對目前所有兼容Intel 8031指令系統(tǒng)的單片機的統(tǒng)稱。目前很多公司都有51系列的兼容機型推出，在目前乃至今后很長的一段時間內(nèi)將占有大量市場。需要注意的是51系列的單片機一般不具備自編程能力。ROM一般小于8KB，RAM 一般小于256B，但可以在外部擴展。（2）可靠性高： 因為芯片是按工業(yè)測控環(huán)境要求設(shè)計的，故抗干擾的能力優(yōu)于 PC 機。 許多信號的通道均在一個芯片內(nèi)，故運作時系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。 （4）控制功能強：具有豐富的控制指令：如條件分支轉(zhuǎn)移指令，I/O 口的邏輯操作指令，位處理指令。 AT89C51單片機 AT89C51特性 AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能的CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4K bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲（PEROM）和128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS—51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元[10]。每根接腳都有其特定功能，而有些接腳有兩種甚至三種以上功能，也可經(jīng)由程序規(guī)劃為數(shù)字輸出輸入接腳。簡介如下：VCC：供電電壓。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。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。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。 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)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。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)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P3口：P