【正文】 ontroller. This device’s hardware core is AT89C52 SCM ，which has many merits such as high operating speed. This monolithic integrated circuit is the low voltage which American ATMEL Corporation produces, a high performance CMOS 8 monolithic integrated circuits；The software uses the assembly language to carry on the translation；The manmachine operation contact surface uses the LCD demonstration, the demonstration effect is quite good。近年來(lái)，隨著大功率非線性負(fù)荷用戶的不斷增多，對(duì)電網(wǎng)的沖擊和諧波污染呈不斷上升趨勢(shì)，缺乏無(wú)功調(diào)節(jié)手段造成了母線電壓隨運(yùn)行方式的變動(dòng)很大，導(dǎo)致電網(wǎng)線損增加，使得系統(tǒng)電壓合格率不高。電網(wǎng)的損耗、電壓及功角穩(wěn)定性與無(wú)功功率快速、有效提供有關(guān)。故此大量的無(wú)功不適應(yīng)于遠(yuǎn)距離的傳輸，無(wú)功功率一般采取分層分區(qū)平衡、就近補(bǔ)償?shù)脑瓌t。主要體現(xiàn)在諧波嚴(yán)重超標(biāo)，造成變壓器、電機(jī)、電容器組和線路的損耗加劇，甚至危及設(shè)備安全；產(chǎn)生的負(fù)序電流對(duì)電機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械產(chǎn)生附加轉(zhuǎn)矩，降低工作效率，增加能耗；由于沖擊無(wú)功的作用，對(duì)電壓造成嚴(yán)重的波動(dòng)和閃變，降低生產(chǎn)效率，單位能耗增加，同時(shí)造成產(chǎn)品質(zhì)量下降。近 20 年來(lái)，世界各地（包括美國(guó)、法國(guó)、意大利、英國(guó)、俄羅斯、日本等國(guó)）發(fā)生的由電壓穩(wěn)定和電壓崩潰引發(fā)的大面積停電事故引起了各國(guó)的高度重視。在我國(guó)也曾多次發(fā)生電壓崩潰事故，如 1993 年和 1996 年南方電網(wǎng)的幾次事故，這些事故都促使人們采取各種措施以維持電網(wǎng)穩(wěn)定。輸電線路中無(wú)功功率的存在，不僅占用輸電線路和設(shè)備容量，并且系統(tǒng)中流動(dòng)的無(wú)功功率會(huì)導(dǎo)致電壓降落，影響電壓質(zhì)量和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，對(duì)用電設(shè)備產(chǎn)生影響。據(jù)了解，我國(guó)每年的電力缺口在 15%左右，同時(shí)，每年有 20%以上的電力在輸送過(guò)程白損耗。由于具備改善電能質(zhì)量、降低電能損耗、挖掘發(fā)供電設(shè)備潛力、減少用戶電費(fèi)支出等諸多優(yōu)勢(shì)，無(wú)功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用開(kāi)始越來(lái)越為區(qū)域配網(wǎng)所采納，而電力電容器市場(chǎng)也由此開(kāi)辟了更為廣泛的發(fā)展空間。至今并聯(lián)電容器仍是一種主要補(bǔ)償方式，應(yīng)用范圍廣泛，只是控制器在不斷的更新發(fā)展。但同步補(bǔ)償器成本高，安裝復(fù)雜，維護(hù)困難，使其推廣使用受到限制。在第一個(gè)工業(yè)用晶閘管出現(xiàn)之前，電子半導(dǎo)體由于功率過(guò)小，在直流傳動(dòng)，交流傳動(dòng)，電磁合閘，交流不間斷電源和無(wú)功補(bǔ)償?shù)阮I(lǐng)域內(nèi)一直沒(méi)有得到應(yīng)有的推廣使用。同樣電力電子技術(shù)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)也帶來(lái)了新的發(fā)展契機(jī)。因?yàn)殡娏Π雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)的響應(yīng)時(shí)間短(PS 級(jí))，所以能夠選擇電容的投切角度，實(shí)現(xiàn)零電壓投切，避免了涌流的產(chǎn)生，提高了電容器使用的可靠性和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。(2) 是作為無(wú)功輸出的調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)。靜止型無(wú)功補(bǔ)償器是其中的代表。經(jīng)常用的是靜止調(diào)相機(jī)和有源濾波器。依據(jù)電力電子技術(shù)在無(wú)功補(bǔ)償中應(yīng)用的方式不同，現(xiàn)代無(wú)功補(bǔ)償裝置 [4]大致可分為以下幾種類(lèi)型：(1) TSC (Thyristor Switched Capacitor)型無(wú)功補(bǔ)償裝置，它屬于并聯(lián)型無(wú)功補(bǔ)償裝置。裝置根據(jù)無(wú)功電流的大小來(lái)決定投入電容組數(shù)。但它的優(yōu)點(diǎn)也明顯，即結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，電容器利用率高，使用中不存在諧波污染等。其主回路如圖 12 所示。當(dāng)以電壓零相位為基準(zhǔn)時(shí)，調(diào)節(jié) TCR 中的可控硅的引燃角 。補(bǔ)償器的電流 ，此電流可隨 角的變化而變化為感性或容性，這LCii??樣就改變了 FCTCR 的無(wú)功功率，并可連續(xù)均勻的調(diào)節(jié)。該裝置在電容和電感之間形成無(wú)功損耗，電容利用率低并且電抗器體積較大，成本高。它由于輸出電壓可超前或滯后系統(tǒng)電壓，因此可以和系統(tǒng)進(jìn)行有功、無(wú)功之間的交換。但該cIILI系統(tǒng)存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制難度大，制造和維護(hù)都不便，成本高等問(wèn)題，不便在全國(guó)推廣使用。首先是對(duì)無(wú)功補(bǔ)償中普遍存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，其次是分析對(duì)無(wú)功補(bǔ)償計(jì)算方案。文中針對(duì)這種補(bǔ)償器的控制器的硬件電路和軟件設(shè)計(jì)作了較詳盡的分析。(2) 第 2 章無(wú)功補(bǔ)償理論分析部分主要是對(duì)無(wú)功補(bǔ)償理論中的基本理論進(jìn)行分析，對(duì)無(wú)功補(bǔ)償帶來(lái)的降損節(jié)能和經(jīng)濟(jì)效益等問(wèn)題展開(kāi)探討。(4) 第 4 章控制器的軟件設(shè)計(jì)對(duì)控制器的幾個(gè)主要功能模塊進(jìn)行分析，并畫(huà)出程序流程圖。磁場(chǎng)所具有的磁場(chǎng)能是由電源供給的。接在交流電網(wǎng)中的電容器，在一個(gè)周期內(nèi)上半周的充電功率與下半周的放電功率相等，這種充電功率叫做容性無(wú)功功率。無(wú)功功率在電力網(wǎng)元件中流動(dòng)，將會(huì)在電力網(wǎng)元件中引起電壓損耗和功率損耗，降低電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，增加電網(wǎng)的線損率?？梢?jiàn)的元件電阻小于電抗的電網(wǎng)中，無(wú)功引起的電壓損耗占主要部分。2．1 無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑頍o(wú)功補(bǔ)償?shù)幕驹硎牵喊丫哂腥菪怨β守?fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接同一電路，能量在兩種負(fù)荷之間相互交換。無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔煤驮砜捎蓤D 2．2 來(lái)解釋?zhuān)篜?39。S39。 ?cos到 ，視在功率 減少到 。os?S39。例如一臺(tái) 1000 千伏安的變壓器，當(dāng)負(fù)荷的功率因數(shù)為 時(shí)，可供700 千瓦的有功負(fù)荷，當(dāng)負(fù)荷的功率因數(shù)提高到 時(shí)，可供 900 千瓦的有功功率?？梢?jiàn)，因采用無(wú)功補(bǔ)償措施后，電源輸送的無(wú)功功率減少了，相應(yīng)的也使電網(wǎng)和變壓器中的功率損耗的下降，從而提高了供電效率。并聯(lián)電容器的無(wú)功補(bǔ)償作用和原理，也可以用圖 加以說(shuō)明。當(dāng)并聯(lián)電容器投入運(yùn)行時(shí)，流入電容器的容性電流 與 方向相CI反，故可抵消一部分 使電感性電流分量 降低為 ，總電流由QIQIQI??39。這時(shí)，負(fù)荷所需的無(wú)功功率全部由I39。cs補(bǔ)償電容供給，電網(wǎng)只需供給有功功率。 )(tU)(tIr )(tI)(tIc圖 電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償原理圖設(shè)負(fù)荷實(shí)際吸收的電流為 ，為了使輸電線路上流過(guò)純有功電流 ，)(tI )(tIr則需要在負(fù)荷端接入一個(gè)無(wú)功補(bǔ)償器，補(bǔ)償器提供的電流為 ，則)(tIc)()(tItIcr??這里的 就是無(wú)功電流 ，這就是電力系統(tǒng)中進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊c(diǎn)。此時(shí)， 的波形和)(tIr相同，即電壓和電流的相位相同。因此，影響功率因數(shù)的主要因素有三種，一是異步電動(dòng)機(jī)和電力變壓器是耗用無(wú)功功率的主要設(shè)備；二是供電電壓超出規(guī)定范圍也會(huì)對(duì)功率因數(shù)造成很大的影響；三是電網(wǎng)頻率的波動(dòng)也會(huì)對(duì)異步電機(jī)和變壓器的磁化無(wú)功功率造成一定的影響。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 [1]。隨機(jī)補(bǔ)償適用于補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)的無(wú)功消耗，以補(bǔ)償勵(lì)磁為主，此種方式可較好的限制用電單位的無(wú)功負(fù)荷。更具有投資少、占位小、配置靈活、維護(hù)簡(jiǎn)單方便、事故率低等優(yōu)點(diǎn)。(2) 隨器補(bǔ)償，是指將低壓電容器通過(guò)低壓保險(xiǎn)接在配電變壓器二次側(cè)，以補(bǔ)償配電變壓器空載無(wú)功的補(bǔ)償方式。隨器補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是：接線簡(jiǎn)單、維護(hù)管理方便、能有效地補(bǔ)償配變空載無(wú)功，限制農(nóng)網(wǎng)無(wú)功基荷，是該部分的無(wú)功就地平衡，從而提高配電變壓器利用率，降低無(wú)功網(wǎng)損，提高用戶的功率因數(shù)，改善用戶的電壓質(zhì)量，具有較高的經(jīng)濟(jì)性，是目前無(wú)功補(bǔ)償最有效的方法之一。跟蹤補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是：可較好的跟蹤無(wú)功負(fù)荷的變化，運(yùn)行方式靈活，補(bǔ)償效果好，但是費(fèi)用高，且自動(dòng)投切裝置較隨機(jī)、隨器補(bǔ)償?shù)目刂票Ｗo(hù)裝置復(fù)雜，如有任一元件損壞，則可導(dǎo)致電容器不能投切。上述三種補(bǔ)償方式均可對(duì)特定種類(lèi)無(wú)功負(fù)荷實(shí)現(xiàn)“就地平衡” 的無(wú)功補(bǔ)償，降損節(jié)能效果好。2．3．3 從提高運(yùn)行電壓需要來(lái)確定補(bǔ)償容量配電線路末端電壓較低，通常是通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償來(lái)提高供電電壓的，因此，有時(shí)要從提高線路電壓來(lái)確定補(bǔ)償容量。U212)(XPRc?????()()()()()()()所以投入無(wú)功補(bǔ)償后末端電壓增量 為U?22XQc????故補(bǔ)償容量 Xc??2若為三相線路，則所需的補(bǔ)償容量為 UQlc??2式中 ——三相線路的線電壓增量，iU?kV ——三相線路的線電壓，39。它具有連線和控制方式簡(jiǎn)單，電容使用效率高及不產(chǎn)生諧波污染等優(yōu)點(diǎn)。(2) 工作方式：動(dòng)態(tài)跟蹤，邏輯判斷，自動(dòng)及時(shí)補(bǔ)償容量。(4) 補(bǔ)償方式：采用三相共補(bǔ)。(6) 保護(hù)功能：過(guò)電壓快速切斷功能：當(dāng)電網(wǎng)電壓大于高壓保護(hù)值時(shí)，自動(dòng)切除全部電容器。(7) 現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)顯示：可現(xiàn)場(chǎng)顯示電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)，比如電壓、電流、功率因數(shù)。主要功能特性(1) 兼容 MCS51 指令系統(tǒng)。 (3) 32 個(gè)雙向 I/O 口。 (5) 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷。(7) 2 個(gè)串行中斷，可編程 UART 串行通道。(9) 2 個(gè)讀寫(xiě)中斷口線，3 級(jí)加密位。(11) 有 PDIP、PQFP、TQFP 及 PLCC 等幾種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。功能包括對(duì)會(huì)聚主 IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù) RAM 及外部接口等功能部件的初始化，會(huì)聚調(diào)整控制，會(huì)聚測(cè)試圖控制，紅外遙控信號(hào) IR 的接收解碼及與主板CPU 通信等。RST/Vpd（9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。P0~P3 為可編程通用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中，P0 端口（ 32~39 腳）被定義為 N1 功能控制端口，分別與 N1 的相應(yīng)功能管腳相連接，13 腳定義為 IR 輸入端，10 腳和 11 腳定義為 I2C 總線控制端口，分別連接 N1 的 SDAS（18 腳）和 SCLS（19 腳）端口，12 腳、27 腳及 28 腳定義為握手信號(hào)功能端口，連接主板 CPU 的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測(cè)及會(huì)聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路，對(duì)端口 P0 寫(xiě) “1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在 Flash 編程時(shí)，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。與 AT89C51 不同之處是， 和 還可分別作為定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（）和輸入（） 。對(duì)端口 P2 寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。在訪問(wèn) 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOVX RI 指令）時(shí)，P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。(4) P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。對(duì) P3 口寫(xiě)入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能 P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。(5) RST：復(fù)位輸入。(6) ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無(wú)效。在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次PSEN 信號(hào)。欲使 CPU 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H—FFFFH） ，EA 端必須保持低電平（接地） 。如 EA 端為高電平（接 VCC 端） ，CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。(9) XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。時(shí)鐘振蕩器：AT89C52 中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。1C2對(duì)外接電容 、 雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振12蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，推薦電容使用 ，而如使用陶瓷諧振器適宜選擇pF103?。這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到pF04?XTAL1 端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2 則懸空。3．2．2 A/D 轉(zhuǎn)換器選型圖 ADC0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及封裝ADC0809[8]是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 CMOS 工藝 8 通道，8 位逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器。是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的 8 位通用 A/D 芯片 主要特性：(1) 8 路輸入通道，8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，即分辨率為 8 位。 (3) 轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100 (時(shí)鐘為 640 時(shí))，130 （時(shí)鐘為 500 時(shí)） 。 (5) 模擬輸入電壓范圍 0～+5 ，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。 (7) 低功耗，約 15 。 外部特性（引腳如圖 ）：(1) ADC0809 芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖 所示。 (2) IN0～I(xiàn)N7：8 路模擬量輸入端。 (4) ADDA、ADDB、ADDC：3 位地址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路。 (6) START： A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少 100 寬）ns使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使 0809 復(fù)位，下降沿啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換） 。 (8) OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。 (9) CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。 kHz(10) REF（+） 、REF（）：基準(zhǔn)電壓。 V(12) GND：地。首先輸入 3 位地址，并