【正文】 8芯片輸出端，當(dāng)需要投切時(shí)輸出為1，接通相應(yīng)的繼電器。電力電容器并聯(lián)保護(hù)裝置的發(fā)光二極管用以放電保護(hù)。第二章 測量原理電力網(wǎng)除了要負(fù)擔(dān)用電負(fù)荷的有功功率P，還要負(fù)擔(dān)負(fù)荷的無功功率。在電力網(wǎng)中運(yùn)行。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。它的大小決定于相位差。當(dāng)=0時(shí)，電路為純電阻電路，cos=1。當(dāng)負(fù)載所需功率P一定及供電電壓U一定時(shí)，負(fù)載的功率因素cos越低，電源供給負(fù)載的電流I越大。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(dāng)他足夠小的時(shí)候，cos接近于1，；當(dāng)相位差偏大，從而使功率因素在（0—）之間，則需要補(bǔ)償。 cos檢測原理圖 在采樣之前首先要確定一個(gè)周期內(nèi)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。香農(nóng)采樣定理指出：如果模擬信號，包括噪音干擾在內(nèi)，頻譜的最高頻率為,只要按照采樣頻率f2進(jìn)行采樣，那么采樣信號y(t)就能唯一的復(fù)現(xiàn)y(t)所必須的最低采樣頻率。目前，電力運(yùn)行參數(shù)為50HZ的公頻量，即三相電流，電壓的一個(gè)周期為20ms（工頻）,1ms對應(yīng)的角度為,，電力系統(tǒng)中采用的是12點(diǎn)采樣，,對三相電流電壓同時(shí)采樣一次。所以在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用一個(gè)16點(diǎn)的周期樣。同理，也可以根據(jù)一個(gè)周期內(nèi)各采樣瞬時(shí)值及各周期采樣點(diǎn)數(shù)計(jì)算電壓信號有效值的公式： I= ——瞬時(shí)電流值第三章 硬件部分（控制單元）測量控制方面的應(yīng)用與測量儀器方面的應(yīng)用的主要區(qū)別是，前者不但要有檢測處理任務(wù)而且還應(yīng)能根據(jù)測量的計(jì)算結(jié)果快速的在線完成控制任務(wù)，而后者無需快速在線的輸出控制信號。8098單片機(jī)的高集成度，高性能價(jià)格比和高抗干擾能力使MCS—51系列單片機(jī)相形見。 8098管腳圖在比較8098與MCS—51系列時(shí)發(fā)現(xiàn)：8098硬件結(jié)構(gòu)具有很多明顯的優(yōu)勢，它具有以下功能：1）17位計(jì)算邏輯單元對與其配合的256個(gè)字節(jié)的片內(nèi)寄存器組合可直接進(jìn)行操作。從而提供了高速的數(shù)速處理和頻繁的輸入輸出功能，取消了累加器的瓶頸效應(yīng)?！?1無法與之相比的。當(dāng)晶振為12MHZ時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間為22s。高速輸入器可用內(nèi)容定時(shí)器1作時(shí)鐘來記錄外部事件發(fā)生的時(shí)間，一共記錄8個(gè)事件；高速輸出可以按預(yù)定時(shí)間去觸發(fā)某事件，并可根據(jù)需要掛號18個(gè)事件。當(dāng)晶振為12MHZ時(shí)，其測量或產(chǎn)生脈沖的分辨率為2s。每個(gè)中斷類型分別對應(yīng)各自的中斷向量。與MCS51系列單片機(jī)一樣有四種操作方式，可方便把實(shí)現(xiàn)I/O擴(kuò)展，多機(jī)通信與CRT終端等設(shè)備進(jìn)行通信等。它可以直接驅(qū)動某些電機(jī)，也可以經(jīng)過外部積分電路作直流輸出。當(dāng)采用12MHZ晶振時(shí)，其脈沖周期為64s.8）十六位監(jiān)視定時(shí)器WDT。9）兩個(gè)16位定時(shí)器，定時(shí)器1在系統(tǒng)中作為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘。定時(shí)器2主要用于對外事件計(jì)數(shù)。它們均受高速輸出機(jī)構(gòu)HSO的控制。每當(dāng)預(yù)定的時(shí)刻已到。11）芯片配置寄存器CCR8098可以通過CCR的設(shè)置對總線控制信號的定義進(jìn)行選擇。從而提高了總線的靈活性，減輕訪問慢速器件時(shí)對片外硬件的要求。也由于它的這些性能，自帶A/D轉(zhuǎn)換器，可編程高速輸入/輸出口HSIO。 A/D轉(zhuǎn)換技術(shù) A/D轉(zhuǎn)換概念A(yù)/D轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換精度主要包括兩個(gè)方面，一是分辨率，二是轉(zhuǎn)換誤差。一般用輸出數(shù)字量編碼的位數(shù)n來表示?？梢?，編碼位數(shù)n越大，對輸入模擬量的表示越細(xì)微，分辨率越高。在工程實(shí)際中，應(yīng)具體問題分析，合理地選擇編碼位數(shù)。因此，應(yīng)盡量采用量化誤差小的量化編碼方案。A/D轉(zhuǎn)換電路的精度還受電路中各元器件參數(shù)的影響，因此要求參考電源要穩(wěn)定并選用增益穩(wěn)定且漂移小的運(yùn)算放大器。 8098片內(nèi)集成模擬采集模塊，如圖所示。8098由A/D命令寄存器ADCOMMAND選定某一模擬通道，通過模擬采集模塊對輸入的模擬信號進(jìn)行采樣和保持，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號存入A/D結(jié)果寄存器AD—RESULT中。另外，A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間固定為88個(gè)狀態(tài)周期，其中包括4個(gè)狀態(tài)周期的采樣時(shí)間，當(dāng)采用12MHZ晶振時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換器完成一次轉(zhuǎn)換所需時(shí)間為22s。8089的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果是單調(diào)式的，且為不丟失碼。甚至是微小的變化，那么，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字輸出不是原值不變，就是沿著與模擬量變化的同一方向變化。A/D轉(zhuǎn)換器的模擬輸入電壓必須在0~(通常)之間。計(jì)數(shù)電路的輸出數(shù)據(jù)再次經(jīng)由數(shù)據(jù)寄存器送入D/A轉(zhuǎn)換電路，再次與輸入模擬信號比較，直到比較器輸出為0（輸入信號幅度相同），這時(shí)停止計(jì)數(shù)，發(fā)出轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。由于其對模擬信號的量化過程靠依次對每個(gè)量化值進(jìn)行比較判斷，因此逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換電路需要一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間，其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度較慢。完成這一任務(wù)主要是靠二極管的單向?qū)щ娮饔?，因此二極管是構(gòu)成整流電路的關(guān)鍵元件。 =電壓電 網(wǎng) 單相橋式整流電路工作原理：用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成，如在負(fù)載電阻兩端并聯(lián)電容器C，或與負(fù)載串聯(lián)電感器L，以及由電容電感組合而成的各種復(fù)式濾波電路。電容器濾波主要用小功率電源中。在電容C兩端的情況：設(shè)電容器兩端初始電壓為零，接入交流電源后，當(dāng)為正半周期時(shí)，通過和向電容器C充電；為負(fù)半周期經(jīng)過和向電容器充電，充電時(shí)間常數(shù)是，其中包括變壓器副繞組的直流電阻和二極管D的正向電阻。由于電容無放電，所以輸出的是一個(gè)恒定的直流。7805表示輸出正電壓+5V，78 表示輸出正電壓+12V，79 表示輸出負(fù)電壓為12V。改善穩(wěn)壓器的瞬態(tài)響應(yīng)也須在輸出加接一只并聯(lián)電容。 . 78XX 79XX78XX系列穩(wěn)壓器的基本接法本次設(shè)計(jì)選擇的恒流源如下圖所示，通過對單相橋式整流電路和78XX，79XX穩(wěn)壓器的聯(lián)合運(yùn)用進(jìn)行穩(wěn)壓。輸入范圍為（12v~12v），計(jì)算圖中所示的電阻：滑動變阻器在中間位置，可供左右滑動。5K =2K可以推出： =2K =25K將電流轉(zhuǎn)換成電壓，其原理和電壓檢測原理相同：在輸入中，==0V 由于運(yùn)算放大器虛短虛斷原理故有：=0A= =通過簡單的 運(yùn)用電壓電流關(guān)系 U=RI可以把電流I轉(zhuǎn)換為電壓U。從安全的角度講，要求控制裝置具有防止電容器面受過電流，過電壓的襲擊；從可靠的角度出發(fā)，則要求控制的動作正確，耐用；從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，則要求控制具有較高的投入率，防止過補(bǔ)償現(xiàn)象。在此我們用到的是：功率因素控制型。u 超前，即和之間是感性阻抗，但功率因素在（0—）之間，此時(shí)電路需要投入電力電容，進(jìn)行無功補(bǔ)償。此時(shí)，由于余弦函數(shù) cos在（—）始終大于0。u ，電力電容進(jìn)行過電壓保護(hù)，自動切除。本方案的選置上，我們運(yùn)用了八個(gè)電容器，進(jìn)行八次切投，以免發(fā)生過補(bǔ)償及補(bǔ)償未及的情況，功率因素的范圍也相對寬松。而電容器的選擇，依據(jù)電路需要，選擇容量。在這種投切方式下排序在前的電容器組。這不僅使處于前面的電容器組經(jīng)常處于運(yùn)行狀態(tài)，積累熱量不易散失，影響其使用壽命，而且使后面的投切開關(guān)經(jīng)常動作，同樣減少壽命。從而是各組電容及投切開關(guān)使用幾率均等，降低了電容器組的平均運(yùn)行溫度，減少了投切開關(guān)的動作次數(shù)，延長了使用期限。須加互鎖。這樣就構(gòu)成了接觸器互鎖。KM11是反接制動接觸器KM11的主觸頭?？晒┤藶檫x擇是機(jī)動還是手動操作，當(dāng)開關(guān)打在端時(shí)，是機(jī)動操作，當(dāng)開關(guān)在檔位時(shí)，是手動操作。其在執(zhí)行端的主觸頭KM1自動接通，電力電容器自動投入。當(dāng)需要切除電容時(shí)，由于繼電器KA1斷開其觸頭KA1自動處于斷開狀態(tài)，繼電器KM1斷電，觸頭KM1自動斷開，反相制動接觸器KM11被鎖住?！⊙a(bǔ)償電力電容器/Y型的選擇如果異步電動機(jī)定子脫離電網(wǎng)，又希望它能發(fā)電，則必須在異步電動機(jī)定子三相接上連接成三角形或星形的三組電容器。M3~ 　　　　　　　　　　　　　 負(fù)載 當(dāng)電容器接成三角形時(shí)，電容器C可以參考下式選擇（根據(jù)電動機(jī)額定線電壓時(shí)，電動機(jī)的勵(lì)磁電流近似為，而流過電容C的電流為的條件選擇）。電容器也可接成星型，此時(shí)每相電容器的選擇 =由兩式比較可以知道=3C，故，在電容器電壓允許的條件下，異步發(fā)電機(jī)定子端的電容器接成三角形較為經(jīng)濟(jì)。（1） 內(nèi)部故障：一臺電容器的箱殼內(nèi)部，有若干電容元件并聯(lián)和串聯(lián)組成。個(gè)別元件的擊穿，與之并聯(lián)的諸電容元件均被短路。（2） 電容器外部相間和接地短路：電容器和斷路器之間的引線，絕緣子，套管間可能發(fā)生相間或接地短路，對被短路的回路中諸設(shè)備產(chǎn)生熱和力的破壞。電容器內(nèi)部有功損耗，可見電壓增高時(shí)，和相應(yīng)的電容器內(nèi)部溫度增高很快，影響電容器使用壽命，嚴(yán)重時(shí)將擊穿。 相位數(shù)字化測量相位是交流信號的重要參數(shù)，相位測量不僅廣泛的應(yīng)用于在電力，通訊等領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。如上圖和波形圖，脈沖整形限幅放大微分 整相器 脈沖整形限幅放大 微分 具有相位差的兩個(gè)同頻率正弦信號與，經(jīng)過放大，整形后變成方波，其前后沿分別對應(yīng)正向過零點(diǎn)和負(fù)向過零點(diǎn)。設(shè)兩個(gè)頻率信號的周期為T，相位差為，兩信號波形過零的時(shí)間差為則，存在下列關(guān)系式 =即可以通過測出的周期T及相差時(shí)差，而求出相位差。而且在該輸入端還并入兩個(gè)正反向限幅二極管，如此，可檢測A相電流②線電壓經(jīng)變壓器耦合連接到另一個(gè)運(yùn)算放大器的輸入端。由于接入單片8098機(jī)芯片中的HIS1和HIS0可編程高速輸入/輸出口時(shí)，需要接入電壓與電流的方波，以便于比較相位差。定性分析線路波形轉(zhuǎn)化圖： U I t t U tI t 功率檢測分為兩種情況①檢測電壓方波超前于電流方波相位②檢測電流方波超前于電壓方波相位。由圖知有：且有=可以判斷電壓U與電流I的相位關(guān)系，當(dāng)8098單片機(jī)高速輸入輸出口檢測到采樣周期中第一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖由接電壓方波HSI0口輸入，則自動循環(huán)到公式T= = ，如檢測到采樣周期中第一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖由接入電流方波的HSI1口輸入，則自動循環(huán)到計(jì)算公式T= , =。 顯示端8098最小系統(tǒng)及外擴(kuò)存儲器電路：擴(kuò)展存儲電路中還采用了一片74LS373 (8D數(shù)據(jù)鎖存器)，用來完成下8位復(fù)用總線地址分離后的鎖存工作。其工作原理：當(dāng)系統(tǒng)上電后，經(jīng)過一段時(shí)間的穩(wěn)定，進(jìn)入復(fù)位序列完成系統(tǒng)工作前的初始化任務(wù)。有效時(shí)按著~提供的地址去讀EPROM芯