【正文】 電網(wǎng)上切除電容器，所以斷開的電容器上的電壓一般處于最大值(或正或負)。其缺點響應速度不快,因為在切除電容器時，從切除指令的輸出到第一個電力電子器件截止，方案（A）在半個周波內(nèi)完成，即不大于 10ms；方案（B）由于二極管的不可控性，通常要大于半個周波才能被切除。據(jù)分析，本設計的方案采取圖(A)的接線方式。在主回路上要裝一組氧化鋅避雷器，用以吸收操作過電壓和雷擊過電壓等，在每一相中都串接快速熔斷器，作為快速過流保護。若電容器串聯(lián)限流電抗器，雖然對 50HZ 的基波來說，串聯(lián)電抗器 L 后，L、C 串聯(lián)回路的總電阻比不串L 時 C 的阻抗小，因而電流會增大。（3）為避免頻繁投切電容器，要設定一個功率因數(shù)范圍，如 －1。（4）為避免電壓偏高，應把電壓作為參考控制量，如果電壓超過規(guī)定值了，即使負荷要求投入電容器也不能投入。控制電容器投切的無觸點投切開關有 2 只反并聯(lián)的晶閘管構成的，當主回路施加正向電壓,且晶閘管的控制極有觸發(fā)脈沖時，晶閘管導通,把電容器投入；而當去掉觸發(fā)脈沖后，電流過零時自然關斷，從電網(wǎng)上切除電容器，每個電容器支路上有快速熔斷器作為短路保護。晶閘管上并聯(lián)有阻容吸收回路，吸收浪涌電壓和抑制過電壓，裝置的輸入端裝有斷路器，以使回路短路時能迅速跳槽。電力電容器參數(shù)如下：表 電力電容器參數(shù)型號 額定電壓（V）額定容量（Kvar）標稱電容（μF）L H D－5－3 400 5 178 100 40按下面公式計算，可按 7 級容量投入，把電容器組將要分級投入的電容容量列出一個表，以便于知道無功功率動態(tài)補償時具體所投入的電容容量。而容量比采用二進制方案，按4：2：1 分組，即第一組：5kvar4=20kvar，C1=4＝398μF第二組：5kvar2=10kvar，C1=2＝199μF第三組：5kvar1=20kvar，C1=1＝具體如下表 ：表 電容器組分級投入容量分配編號 二進制代碼 投入容量/kvar 工作電流/A 0 000 0 1 001 5 第三組 2 010 10 第二組 3 010 15 4 101 20 第一組 5 101 25 6 110 30 7 111 35 晶閘管的選擇晶閘管電壓值 USCR的選擇要考慮電力電容器上充電電壓，可按（）式選擇： U=2K1K2 U1 （）式中 K1 電壓裕度，取 ；K2 電網(wǎng)電壓波動系數(shù)，取 ；U1 為電網(wǎng)的額定電壓，按此計算，U SCR =1300V，可選 1500V 的 SCR。按（）式計算得到三組電容器（單臺，容量為 5kvar，電容量 ）中的 SCR 應分別為15A，30A，60A。因此，對 FU1， ＝（～）＝～對 FU2， ＝（～）＝～對 FU3， ＝（～）＝～ 根據(jù)上面計算所得到的額定電流選擇三組 RS3（500V）快速熔斷器的型號分別為：（1） FU1: RS350/50，（2） FU2: RS350/25，（3） FU2: RS350/15。有關參數(shù)如下：避雷器額定電壓（KV）：系統(tǒng)標稱電壓（KV）：持續(xù)運行電壓（KV）：直流 1mA 參考電壓（KV）：標稱放電流下殘壓（KV）：2ms 操作能通流容量 2ms（A）：75 斷路器選擇在主電路中裝有斷路器，以便于回路短路時能夠迅速跳閘，電容器柜最大工作電流為 ，空氣開關的額定電流可選 50A；其短路保護脫扣電流（瞬時動作）可定為（2～）＝100～125A。 刀開關選擇而且還要裝一個刀開關，用于維護檢修時隔離電源，該刀開關的型號為：HD13100/30。由于本設計采用零電壓投入方法限制了沖擊電流，所以這里的電抗器主要用來抑制諧波。 電抗器的選擇XD1 型限流電抗器是采用不飽和聚酯樹脂澆注成型的干式電抗器，可作為低壓無功功率自動補償屏作限制電容器投入涌流之用。第 4 章 控制系統(tǒng)硬件部分設計 控制電路總體設計本無功補償裝置的控制器采用 Intel 公司的 80C196KB 作為單片機的基本系統(tǒng)，由控制器部分，數(shù)據(jù)采集部分，晶閘管觸發(fā)電路部分組成。6164RAM 存放系統(tǒng)的中間處理數(shù)據(jù)，8279 作為鍵盤顯示接口電路，連接了 6位液晶顯示和 7 只按鍵，實現(xiàn)人機對話。該控制器硬件的原理方框圖如圖 所示。圖 控制器原理方框圖 控制器設計隨著微機控制技術和功率半導體器件的發(fā)展，用微機進行實時檢測、跟蹤負荷的無功功率的變化并自動控制補償電路的投切，可以實現(xiàn)準確，快速的動態(tài)無功補償，從而達到降低配電線路的線損、改善電網(wǎng)供電質(zhì)量的目的。 單片機的選擇單片機是整個裝置控制器的核心，因此它的選擇是十分關鍵和重要的。此外，它還適用于要求實時處理、實時控制的信號處理系統(tǒng)和高級智能儀器，以及高性能的計算機自問設備控制器和辦公自動化設備控制器。（2）80C196KB 單片機具有 — 六個高速輸出引腳,它們獨立于CPU 而工作,輸出信號可以預先設置,并且可以對六個引腳同時尋址,這正好可用作三相全控橋的六個觸發(fā)脈沖輸出,在程序設計時,根據(jù)觸發(fā)角的要求,分別向— 寫入不同的脈沖產(chǎn)生事件.（3）其通用寄存器的數(shù)量比一般 CPU 的寄存器多，可為各中斷服務程序中的局部變量指定專門的寄存器，免除了中斷服務過程的保護寄存器現(xiàn)場和恢復寄存器現(xiàn)場所支付的軟件開銷，并方便了程序設計。當 WDT 被啟動后，如果系統(tǒng)由于某種干擾導致程序運行紊亂時，它將迫使系統(tǒng)自動復位，使單片機從 2080H 開始執(zhí)行程序，這樣就可以起到監(jiān)視軟件工作是否正常的作用。 存儲器的擴展（1）內(nèi)部 ROM80C196KB 芯片可有內(nèi)部的 ROM/EPROM，其中 80C196KB 具有 8KB 的內(nèi)部的存儲器，其地址為 2021H～3FFFH。寄存器空間中的 00H～17H共 24 個單元稱為特殊功能寄存器，用 SFR 表示，這些單元在系統(tǒng)具有特定的用途，實際專用寄存器。（3）外部 RAM80C196KB 片外部存儲器的尋址空間為 64K 空間，當外接存儲器時芯片的必須接地。而 80C196KB 芯片的數(shù)據(jù)總線寬度有 8 位/16 位兩種情況，在本設計中是使用 8 位的數(shù)據(jù)總線，因此在引腳 BUSWIDTH 應接低電平。用引腳 A14外加一個反相器作為 6264 的片選信號，因此A14是高電平有效，則 RAM 的地址范圍為 4000H～5FFFH，則 80C196KB 芯片存儲空間的分配情況如下表所示：表 存儲空間分配地址空間 字節(jié) 用途0000H～001FFH 526B 片內(nèi)的 RAM0100H～1EFFH 保留1F00H～1FFDH 254B I/O 映象口1FFEH～1FFFH 2B P3口、P 4口2021H～3FFFH 8KB EPROM4000H～5FFFH 8KB RAM61646000H～FFFFH 40KB 保留 鍵盤輸入電路鍵盤部分提供一種掃描工作方式，能對 64 個按鍵鍵盤不斷掃描，自動消抖，自動識別出按下的鍵并給出編碼，能對雙鍵或 N 鍵同時實行保護。一個電壓信號通過機械觸點的閉合、斷開過程，均要伴隨一個抖動過程，會出現(xiàn)一系列脈沖，其抖動時間約為 5～10ms。(2) 鍵盤檢測功能對是否有鍵按下的監(jiān)測方式，通常有中斷方式和查詢方式兩種。查詢方式的鍵盤監(jiān)測較為簡單，通常是采用查詢鍵盤的辦法判斷有否按鍵，沒有按鍵時輸入的碼值與有按鍵時是不同的。(3) 按鍵編碼為了識別按鍵，通常都對每個鍵進行編碼，即給定鍵值，不同的鍵盤結構采用不同的編碼方法。 8279 芯片介紹本設計采用 Intel8279 芯片，它是一種通用可編程鍵盤、顯示器接口芯片，它能完成鍵盤輸入和顯示控制兩種功能。在本設計中只用了 7 個按鍵作為功能鍵，分別為 A、B、C、D、E、F、G 共 7 個功能鍵。LCD 的驅動方式采用靜態(tài)驅動。（1）8279 芯片的主要技術特性：? 有 8 個字符的鍵盤 FIFO 存儲區(qū)；帶觸點抖動的二鍵封鎖或 N 鍵巡回功能；? 從左/右輸入的 16 字節(jié)顯示用 RAM，能夠同時執(zhí)行鍵盤與顯示器操作；? 當 FIFO RAM 有數(shù)據(jù)時，8279 自動向 CPU 申請中斷，中斷請求線為高電平；? 每當 CPU 從 FIFO RAM 中讀出數(shù)據(jù)時，中斷請求線改為低電平；? 工作方式可由 CPU 設定；采用鍵掃描工作方式，具有選通輸入方式；? 采用鍵掃描工作方式，具有選通輸入方式，掃描時序可通過編程設定；（2）8279 芯片引腳及內(nèi)部結構① DB0～DB7：數(shù)據(jù)總線、雙向、三態(tài)。② CLK：系統(tǒng)時鐘，輸入線。③ RESET：復位輸入線，高電平有效。④CS：片選線，輸入低電平有效。CS=1，禁止對 8279 讀寫。 當 A0=1，若 CPU 進行寫操作，則寫入字節(jié)是命令字；若進行讀操作，則從 8279 讀出的字節(jié)是狀態(tài)字。⑥RD、WR： 讀寫信號輸入線，低電平有效。⑦ IRQ：中斷請求輸出線，高電平有效。CPU 每次從RAM 中讀出一個字節(jié)數(shù)據(jù)時，IRQ 就變成低電平。 在傳感器工作方式中，每當檢測到開關傳感器狀態(tài)變化時，IRQ 就出現(xiàn)高電平。它們可以編程設定為編碼輸出或譯碼輸出。該輸出信號在數(shù)字切換顯示或使用顯示消隱命令時，將顯示消隱。⑩CNTL/STB：輸入線，高電平有效。在開關傳感器方式下，CNTL 信號無效。 80C196KB 與 8279 的接線(1) 80C196KB 與 8279 接線 CLK — 時鐘信號，與 80C196KB 的連接； — 片選信號，與 80C196KB 的 A15連接；CS — 讀信號，與 80C196KB 的 連接；RDRD — 寫信號，與 80C196KB 的 連接；WW D0～D7 — 數(shù)據(jù)線，與 80C196KB 的 P0 口； A0 — 地址接線的最低位； CNTL、SHIFT — 接地； — 可以用來控制譯碼器，實現(xiàn)顯示器的譯碼；BD SL0～SL3 — 行掃描線，與 74LS138 連接，譯出 8 根掃描線，可以作為6 個 LCD 的位選線和其中 Y0 作為鍵盤的掃描線； RL0～RL7 — 8 條回復線，作為鍵盤的輸入線； B0～B3 — 作為顯示的 BCD 碼輸入線； IRQ — 與 80C196KB 的 EXTINT 的相連接的引入中斷請求信號。編程的過程實際是CPU 向 8279 發(fā)送控制命令字的過程。① 鍵盤/顯示方式設置命令字命令格式為：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D00 0 0 D D K K K本文設計中顯示的方式設置為左入口：就是顯示位置從最左一位開始，以后逐次輸入的顯示字符逐個向右順序排列。因此鍵盤/顯示方式設置命令字 D7～D0=00000011。 ② 讀 FIFO/傳感器 RAM 命令 命令格式為：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D00 1 0 AI X A A A其中：D7D6D5=010 為 FIFO/傳感器 RAM 命令特征位，該命令字只在傳感器方式時使用，在 CPU 讀傳感器 RAM 之前，必須用這條命令來設定將要讀出傳感器RAM 的地址；D2D1D0=AAA 為傳感器 RAM 中的 8 個字節(jié)地址。當 AI=1 時，則每次讀出傳感器 RAM 之后，RAM 地址將自動增加 1，使地址指針指向順序的下一個存儲單元。本文設計中讀 FIFO/傳感器 RAM 命令D7～D0=01010000。該命令字用來設定將要讀出的顯示 RAM 的地址；D3D2D0=AAA 用來尋址顯示 RAM 的存儲單元，由于顯示 RAM 有168 位，即 16 個字節(jié)的存儲容量，所以需用 4 位進行尋址；D4= AI 為自動增量特征位，當 AI=1 時，則每次讀出之后，地址自動加 1，指向下一個單元地址，所以下一次順序讀出數(shù)據(jù)時，不必重新設置讀顯示 RAM 命令字。命令格式為：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D00 1 1 AI A A A A 鍵盤接口電路的工作原理對 8279 芯片進行設置，將鍵盤設置為 N 鍵輪回方式，顯示設置為左端輸入方式。80C196KB 的 A15 和 A0 用于 8279 的地址譯碼，可知 8279 的命令字/狀態(tài)口的地址為 7FFFH（A0=1） ，數(shù)據(jù)口的地址為7FFFH（A0=0） 。SL0～SL2 通過 74LS138 地址譯碼器對行作出選擇，譯碼器的輸出接到鍵盤的行輸入，低電平有效。鍵去抖動電路檢測到某鍵被按下，為了消除抖動，延時 10ms 重新檢測此鍵是否仍然閉合。當檢測到某按鍵被按下時，8279 芯片的 IRQ 引腳改為高電平，與此同時，F(xiàn)IFO 狀態(tài)字的改變以說明存放于 FIFO 中的字符數(shù)，向單片機發(fā)出中斷請求。若 FIFO RAM 中仍然有數(shù)據(jù)，IRQ 再次轉為高電平，又向單片機發(fā)出中斷請求，如此反復進行。為了與液晶顯示的地功耗相適應，電路皆選用 CMOS 器件。4056 為 BCD七段譯碼器/驅動器，6 個 4056 由 74LS138 構成的38 譯碼器輪流選通。由于 4054054 多具有鎖存功能，故該顯示電路可以實現(xiàn)靜態(tài)顯示，74LS138 輸出的電平輪流控制 4054054 進行數(shù)據(jù)鎖存