【正文】 的最大值 22V 。單相橋式整流，電容濾波電路整流元件只在受正向電壓作 用下才導通，否則就截止。由于電抗元件在電路中有儲能功能，當電源電壓低時，并聯(lián)的電容 C 就把能量釋放出來，使負載電壓比較平滑，即電容C 具有平波的作用。 橋式整流電路 工作原理：圖中 rT 為電源變壓器，它的作用是將交流電網電壓 1u 變成整流電路要求的交流電 tVu ?sin2 22 ? , LR 是要求直流供電負載電阻，四只整流二極管 41 ~DD 接成電橋形。 x(t) y(t) 轉換開始 轉換結束 逐次比較型 A/D 轉換電路的基本結構 集成穩(wěn)壓 整流電路的任務是將交流電變換成直流電。同時，當前數(shù)據寄存器輸出端的數(shù)重慶工學院畢業(yè)論文 15 據送到輸出寄存器。當輸入電壓為 INV （ 0~5V）時， A/D 轉換器輸出的數(shù)字量 D為 A NG NDV A NG NDVD REFIN ???? 1023 次比較型 A/D 轉換器 逐次比較型 A/D 轉換器電路的基本工作原理是，當“開始轉換”信號有效后，計數(shù)電路在脈沖信號的控制下，送給數(shù)據寄存器初始的比較數(shù)據，該數(shù)據經由數(shù)據寄存器輸出到 D/A轉換電路，轉換為對應的模擬電壓，輸入模擬信號與 D/A 輸出的模擬信號相比較，如果不相同，則 控制計數(shù)電路進行遞增計數(shù)。所謂不丟失碼，是指對每個 10 位輸出碼，都有一個僅僅產生這個輸出碼的惟一輸入電壓范圍，也就是說， 1024 個輸出碼中，沒有一個是不存在的。所謂單調性，是指若模擬輸入電壓有所變化。 8089 的 A/D 轉換器采用的是逐次比較方式來完成模擬 /數(shù)字信號的轉換，其內部共 有 1024 個內部基準電壓與模擬輸入信號進 4 選 1 模擬門 取樣保持器 逐次比較A/D 轉換器 控制邏 輯 0 A/D結果高位 7 A/D結果低位 A/D命令 》 重慶工學院畢業(yè)論文 14 行比較，結果產生 10 位二進制碼（ 個不同代碼10242 10 ? ）的數(shù)字信號。 四路 模擬 輸入 8089 單片機一次 A/D 轉換只能是對于其所選定的一路通道，8089 可以選擇四路通道（ 、 、 、 ）中的任意一路。該模塊包括一個四通道的模擬多路轉換開關，采樣保持電路以及 10 位的模 /數(shù)轉換器。 重慶工學院畢業(yè)論文 13 8098 內帶 A/D 轉換器 單片機 8098 中有自帶 A/D 轉換器。按照前面對線性編碼方案的討論，較好的編碼方案其來年規(guī)劃誤差一般為12 121 11 ???? ?? nn ，即 21?? LSB（ LSB 為低編碼位表示的值，即最小量化單位 ? ）。 由于模擬電壓值與量化值之間存在量化誤差，因此 A/D 轉換電路的精度還與量化誤差，量化誤差越大，轉換精度越低。但是，編碼位數(shù)越多，編碼的存儲和處理工作任務越重。例如，對于 0—1V之間的輸入模擬電壓，如果用 3 位的二進制編碼表示， 72?? V ；用 4 位的二進制編碼編碼表示， 152?? V。分辨 率主要反映 A/D 轉換電率對輸入微小模擬量的敏感程度，也就是最大與最小模擬量之間可以用多少個編碼來表示。故，按照本次設計的需要，我們決定用 8098 單片機芯片來完成。 上述性能使 8098成為 8位微控制器工業(yè)中無與倫比的高級產品。并對就緒控制安排有若干運行方式。 HSO 單元便把軟件定時器標志置 1，并出發(fā)軟 件定時器的中斷。通過程序可使 HSO 在預定時間產生中斷。 10）四個軟件定時器。不停的對內部時鐘脈沖進行循環(huán)計數(shù)。當用戶系統(tǒng)的軟，硬件發(fā)生故障時， WDT 可以使用用戶復位重新啟動用戶程序。D/A 轉換的分辨率是 8 位。 重慶工學院畢業(yè)論文 11 7）可用以作為 D/A 轉換的脈沖調制輸出 PWM。 6）全雙工同步 /異步串行口。 5）八個中斷類型包括有 20 個中斷源。所謂高速，是指一旦對高速輸入 /輸出機構編程后，它便可自動完成上述功能而無需 CPU的干預。 4）可編程高速輸入 /輸出 HSIO。 3）四通道 10 位 A/D 轉換器。 2） 高效的指令系 統(tǒng)： 8098 可進行高速算術運算， 16 位加法只需 1? s 即可以完成。這些寄存器全都具有累加器的功能。尤其是他組成智能化儀器儀表時，集測量，控制，處理，記錄，顯示于一體。測量控制應用要求單片機要有定時數(shù)據采樣功能和實時輸出控制功能，而 8098 單片機可滿足上述應用要求，在工業(yè)過程控制應用中可實現(xiàn)數(shù)字式單回路 /多回路調節(jié)器的功能，實現(xiàn)對工業(yè)過程的閉環(huán)調節(jié)控制，能穩(wěn)定生產過程中各重要參數(shù) 設定值，使生產逼近最佳的工況狀態(tài)。所以在本設計系統(tǒng)采用一個 16點的周期樣。 目前，電力運行參數(shù)為 50HZ 的公頻量，即三相電流，電壓的一個周期為 20ms（工 頻 0360 ） ,1ms 對應的角度為 018 ,1? s 對應的角度為 .根據采樣定理，電力系統(tǒng)中采用的是 12 點采重慶工學院畢業(yè)論文 8 樣，即每隔 s? ,對三相電流電壓同時采樣一次。 香農采樣定理指出：如果模擬信號，包括噪音干擾在內，頻譜的最高頻率為 maxf ,只要按照采樣頻率 f2 maxf 進行采樣，那么采樣信號 y(t)就能唯一的復現(xiàn) y(t)所必須的最低采樣頻率。 AU AI ? BCU CU BU cos? 檢測原理圖 交流采樣 在采樣之前首先要確定一個周期內采樣的次數(shù)，系統(tǒng)的精度很大程度上由采樣 次數(shù)決定。當他足夠小的時重慶工學院畢業(yè)論文 7 候， cos? 接近于 1，滿足我們對功率因素大于等于 的要求；當相位差偏大，從而使功率因素在（ 0— ）之間，則需要補償。在電路中功率因素的提出，起主要因素是 ? ， ? 是電壓與電流之間的超前滯后相位差。 當負載所需功率 P 一定及供電電壓 U一定時，負載的功率因素 cos? 越低， 電源供給負載的電流 I 越大。當 ? =0 時，電路為純電阻電路， cos? =1。它的大小決定于相位差 ? 。這樣可以減少無功功率的消耗，電路中的大部分都被用于供給有功功率。在電力網中運行。 重慶工學院畢業(yè)論文 6 第二章 測量原理 功率因素的確定 電力網除了要負擔用電負荷的有功功率 P， 還要負擔負荷的 無功功率 。電力電容器并聯(lián)保護裝置的發(fā)光二極管用以放電保護。 投切方法： 單片機 8098 芯片輸出端，當需要投切時輸出為 1，接通相應的繼電器。 顯示方法： 用 LED 七段顯示，在接口處設按鈕開關，可以控制顯示電路的功能選擇。在這里，我們進行軟件多次采樣，采樣點不斷的循環(huán)逼近波峰值并以次計算出所采電壓電流的有效值。在我們的設計中，補償要求是 cosφ 應不低于 。要考慮自動調整的無功補償。對于一般工業(yè)用戶而言，要求功率因素為 ，即供應每兆瓦時有功電量，則免費供應電量為619kvar。我國電力工作部門過去對無功問題不夠重視。 國內外研究景況 無功功率近二、三十年代來，由于大變電站和起高遠距離線路的建成，變壓等級的增加，使電網的無功功率消耗比例日益增大。在電力系統(tǒng)中，無功要保持平衡，否則，將會使系統(tǒng)電壓下降，嚴重時，會導致設備得不到充分利用，促使網絡傳輸能力下降，損耗增加。由于他不對外作功，故又叫 無功功率。無功功率對外不作功，只是轉化成其他形式的能量。在檢測部分中直接采用了交流采樣，將得到的信號送入主控部分，再由單片機進行處理，最后由顯示單元顯示。 本次以 16 位 8098 單片機為核心，其中運用到單片機 8098 中的 A/D 轉換的單元，可編程高速輸入端口單元，以及監(jiān)測單元看門狗系統(tǒng)。其主要面向 220V 工業(yè)電力網。重慶工學院畢業(yè)論文 1 目 錄 Ａ bstract ............................ 錯誤 !未定義書簽。 摘 要 .................................................3 第一章 緒論 ............................................4 課題介紹 ........................................4 國內外研究景況 .................................4 總體方案 ........................................5 第二章 測量原理 ......................................6 功率因素的確定 ..................................6 交流采樣 ........................................7 電壓電流的計算 ..................................8 第三章 硬件部分 ......................................9 單片機的選擇（控制單元） ........................9 A/D 轉換技術 ...................................12 A/D 轉換概念 .............................12 8098 內帶 A/D 轉換器 .....................13 次比較型 A/D 轉換器 .......................14 集成穩(wěn)壓 .......................................15 橋式整流電路 .............................15 濾波電路 .................................16 線性穩(wěn)壓器 78XX， 79XX 的運用 ..............17 檢測部分 .......................................18 電壓檢測 .................................18 電流檢測 .................................19 執(zhí)行部分 .......................................20 控制電路 .................................22 補償電力電容器 ? /Y 型的選擇 .............22 電力電容器的故障 .........................23 相位數(shù)字化測量 ................................24 相位測量的基本原理 .......................25 功率 檢測 ................................27 顯示端 ........................................29 控制電路 .......................................31 系統(tǒng)時鐘 .......................................33 復位電路 ......................................34 硬件抗干擾 ....................................34 重慶工學院畢業(yè)論文 2 第 4 章 軟件部分 .....................................37 ( 圖 ) .............39 控制子程序流程圖 ( 圖 ) ...................39 余弦函數(shù)子程序 .................................39 軟件抗 干擾設計 .................................39 結束語 ................................................41 參考文獻 ..............................................43 致 謝 .................................................44 附 錄 ..............................................45