低壓電網(wǎng)并聯(lián)電容動態(tài)無功補償裝置設(shè)計畢業(yè)論文設(shè)計 (NXPowerLite)

1、核準通過，歸檔資料。未經(jīng)允許，請勿外傳！9JWKffwvG#tYM*Jg&6a*CZ7H$dq8KqqfHVZFedswSyXTy#&QA9wkxFyeQ!djs#XuyUP2kNXpRWXmA&UE9aQGn8xp$R# A/D transformation uses ADC0809 .It is a section of quite practical A/D switching device. This equipment may track the electrical network reactive power the change and the automatic compen

2、sation, and this installment has the volume to be small. The precision is high, the price compared to the higher merit.Key words： reactive power compensation; SCM(Single Chip Micyoco); low voltage目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc2583 摘要 第一章 緒論1.1課題研究背景 隨著我國電力工業(yè)的迅猛發(fā)展，電網(wǎng)逐步擴張電力負荷增長很快，電壓等級越來越高，電網(wǎng)、發(fā)電機單機容

3、量也越來越大，電網(wǎng)覆蓋的地理在不斷擴大但是，由于地理環(huán)境、燃料運輸、水資源及%C3&x=22&y=8 o 經(jīng)濟相關(guān)論文 t _blank 經(jīng)濟發(fā)展規(guī)模等諸多因素的影響，致使電源(發(fā)電廠)分布不均衡，要保證系統(tǒng)的穩(wěn)定和優(yōu)良的電能質(zhì)量，就必須解決遠距離輸電、電壓調(diào)節(jié)及無功補償?shù)葐栴}。無功功率對供電系統(tǒng)和負荷的運行都是十分重要的，在電力系統(tǒng)中，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)元件和負載都要消耗無功功率。網(wǎng)絡(luò)元件和負載所需要的無功功率必須從網(wǎng)絡(luò)中的某個地方獲得。顯然，這些所需要無功功率如果要由發(fā)電機提供并經(jīng)過長距離的輸送是不合理的。合理的方法應(yīng)是在需要消耗無功功率的地方產(chǎn)生無功功率，即對無功功率進行就地補償。 在當今的電力

4、系統(tǒng)中，感應(yīng)式異步電動機和變壓器作為傳統(tǒng)的主要的負荷使電網(wǎng)產(chǎn)生感性無功電流。同時，隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展，大功率變流、變頻等電力電子裝置在電力系統(tǒng)中得以廣泛的應(yīng)用，這些裝置大多數(shù)功率因數(shù)很低，導(dǎo)致電網(wǎng)中出現(xiàn)大量的無功電流。無功電流產(chǎn)生無功功率，給點網(wǎng)帶來額外的負擔(dān)且影響供電質(zhì)量。因此，無功補償就成為保證電網(wǎng)高質(zhì)量運行的一種主要手段之一。 然而，我國和世界上的發(fā)達國家(美國、日本)相比，無論從電網(wǎng)功率因數(shù)還是補償深度來看，都有較大的差距。目前，美國、日本等發(fā)達國家補償度達0.5以上，電網(wǎng)功率因數(shù)接近1.0，而我國補償度僅為0.45。我國的電網(wǎng)，特別是廣大農(nóng)村電網(wǎng)，普遍存在功率因數(shù)低，電網(wǎng)損耗

5、較大的情況。因此，解決好網(wǎng)絡(luò)補充問題，有著極其重要的意義。1.2國內(nèi)外對動態(tài)無功補償?shù)难芯繝顩r 動態(tài)無功補償是相對于傳統(tǒng)無功補償并聯(lián)電容器而言的。顯然并聯(lián)電容器簡單經(jīng)濟，靈活簡便，但其阻抗是固定的，不能跟蹤負荷武功需求的變化，也就是不能實現(xiàn)對無功功率的動態(tài)補償。而隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，對無功功率進行快速、電腦柜臺補償?shù)男枨笤絹碓酱蟆?傳統(tǒng)的無功功率動態(tài)補償裝置是同步調(diào)調(diào)相機（SC，Synchronous Condenser）。它是專門用來長生無功功率的同步電機，在過勵磁或欠勵磁的不同情況下，可以分別發(fā)出不同大小的容性或感性無功功率。自二三十年代以來的幾十年中，SC子電力系統(tǒng)無功功率控制中一度發(fā)揮

6、著主要要的作用，然而由于它是旋轉(zhuǎn)電機，因此損耗和噪聲都較大，運行維護復(fù)雜，而且響應(yīng)速度慢，在很多情況下已無法適應(yīng)快速無功功率控制的要求。所以70年代以來，SC開始逐漸被FACTS家族中的SVC所取代，目前有些國家甚至已不再使用SC1。FACTS技術(shù)自提出至今發(fā)展十分迅速，已有20多種屬于FACTS技術(shù)的控制器在應(yīng)用或研究開發(fā)中，其中多個類型都具有無功補償?shù)墓δ?，且能很好地滿足當今電力系統(tǒng)對無功功率進行快速、動態(tài)補償?shù)囊?。FACTS技術(shù)之所以發(fā)展如此迅猛，完全是依賴于電力電子技術(shù)的發(fā)展。電力電子技術(shù)是FACTS技術(shù)的基礎(chǔ)，隨著電力電子器件向快速、高電壓、大容量發(fā)展，為交流輸電網(wǎng)提供了空前快速、

7、連續(xù)和精確的控制以及優(yōu)化潮流功率的能力。FACTS控制器在其性能和功能上出現(xiàn)了不同的發(fā)展階段：FACTS控制器已由基于半控型器件晶閘管(SCR)的靜止無功補償器（SBC，Static Var Compensator）、可控串補（TCSC， Thyristor Controlled Series Compensator）發(fā)展到基于全控型器件門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）的靜止同步補償器（STATCOM，Static Synchoronous Compensator）、靜止同步串聯(lián)補償器（SSSC，Static Synchoronous Series Compensator）、統(tǒng)一潮流控制器（UPFC

8、， Uified Power Flow Controller）、可轉(zhuǎn)換靜止補償器（CSC，Convertible Static Compensator）等2。 上述控制器中，SVC、STATCOM、UPFC及CSC是FACTS家族中具有動態(tài)無功補償功能的最重要的幾種設(shè)備品種，下面分別加以介紹： （1）靜止無功補償器（SVC）。早期的SVC靜止無功補償裝置是飽和電抗器（SR，Saturated Reactor）型的，1967年英國GEC公司制成了世界上第一批該型無功能夠補償裝置。SR比之SC具有靜止、響應(yīng)速度快等優(yōu)點：但其鐵芯需磁化到飽和狀態(tài)，因而損耗和噪聲還是很大，而且存在非線性電路的一些特殊

9、問題，又不能分相調(diào)節(jié)以補償負荷的不平衡，所以未能占據(jù)SVC的主流。 SVC是利用晶閘管作為固態(tài)開關(guān)來控制接入系統(tǒng)的電抗器和電容器的容量，從而改變輸電系統(tǒng)的導(dǎo)納。按控制對象和控制方式不同，可分為晶閘管控制電抗器（TCR， Thyristor Controlled Rdactor）、晶閘管投切電容器（TSC，Thyristor Switched Capacitor）以及兩者的混合裝置（TCR+TSC），或者TCR與固定電容器（FC，F(xiàn)ixed Capacitor）配合使用的靜補裝置（TCR+FC）等3。TSC及突然的單相院里見圖1.1，圖1.2。USCRLICSCRL+UI 圖1.1 TSC原理圖

10、 圖1.2 TCR原理圖 （2）靜止同步補償器（STATCOM）靜止同步補償器也被稱為靜止無功發(fā)生器（SVG，Static Var Generator）、靜止調(diào)相機（STATCON，Static Condenser），其基本電路分為電壓型橋式電路和電流型橋式電路兩種類型，電路基本結(jié)構(gòu)見圖1.3。電壓型橋式電路，其直流側(cè)采用電容作為儲能元件，交流側(cè)通過串聯(lián)電抗器并入電網(wǎng)：電流型橋式電路，直流側(cè)采用電感作為儲能元件，交流側(cè)并聯(lián)電容器后接入電網(wǎng)。實際上，由于運行效率的原因，迄今投入使用的STATCOM大都采用電壓型橋式電路。STATOM的基本工作原理是將橋式變流電路直接并聯(lián)或通過電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上，

11、適當調(diào)節(jié)橋式變流電路交流側(cè)輸出電壓的相位和幅值或直接控制其交流側(cè)電流，是該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，從而實現(xiàn)動態(tài)無功補償?shù)哪康?。與SVC相比，STATCOM具有5個優(yōu)點：調(diào)節(jié)速度快、運行范圍寬、調(diào)節(jié)范圍廣、元件容量小、諧波含量小。 a 電壓型橋式電路 b 電源型橋式電 圖1.3 STATCCOM電路基本結(jié)構(gòu) 利用變流器進行無功補償?shù)睦碚撛缭?0世紀70年代就已由美國學(xué)者L.Gyugyi提出。到目前為止，國內(nèi)外對STATCOM的基本原理、控制策略、主回路結(jié)構(gòu)和不對稱控制等做了很多的研究，但還有很多理論和實際運用的問題尚待解決。 （3）統(tǒng)一潮流控制器（UPFC） 把圖1.3中與電網(wǎng)并聯(lián)

12、的變壓器該接為與電網(wǎng)串聯(lián)的變壓器，就成為靜止同步串聯(lián)補償器（SSSC，Static Synchoronous Series Compensator），它能實現(xiàn)對線路潮流的快速控制。把一臺STATCOM與一臺SSSC的直流側(cè)通過直流電容耦合，就構(gòu)成了統(tǒng)一潮流控制器UPFC。 由于SVC，STATCOM只能控制無功功率以調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓，如果系統(tǒng)某一局部同時有多種要求，就需要在該處設(shè)置幾種裝置，增大安裝、調(diào)試的工作量，同時設(shè)備的投資也相當可觀。UPFC的基本思想正是用一種統(tǒng)一的電力電子控制裝置，僅僅通過控制規(guī)律的變化，就能對線路電壓、阻抗、相位等電力系統(tǒng)基本參數(shù)同時控制，從而能分別獲同時實現(xiàn)并聯(lián)補償、

13、串聯(lián)補償、移相等幾種不同的功能。與其他飛、FACTS的無功補償裝置相比，UPFC控制范圍較大，控制方式更為靈活5。 （4）可轉(zhuǎn)換靜止補償器（CSC） CSC是美國EPRI、西門子公司及許多電氣公司在FACTS領(lǐng)域長期合作研究的結(jié)果，它實際上是將已有的基十同步變流器的串并聯(lián)補償器技術(shù)，通過在結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)柔性化，使其可以更加靈活地應(yīng)對不斷變化的電力系統(tǒng)要求。CSC由多個同步電壓源逆變器構(gòu)成，可以同時控制2條以上線路潮流(有功、無功)、電壓、阻抗和相角，并能實現(xiàn)線路之間功率轉(zhuǎn)換。其實質(zhì)是一種UPF C的多重組合。CSC被認為是最新一代的FACTS裝置。1.3無功補償?shù)暮侠砼渲迷瓌t和目前無功補償?shù)牟蛔?

14、在目前國內(nèi)電力系統(tǒng)中，各級網(wǎng)絡(luò)和輸配電設(shè)備都要消耗一定的無功功率，尤其以配電網(wǎng)中所占的比例最大。為了電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行和用戶的中廠用電，首先要減少配電線路中大量無功功率的流動，也就是使用戶的無功負荷和電網(wǎng)無功損失就地供應(yīng)。 首先，總體平衡和局部平衡相結(jié)合，造成局部地區(qū)的無功電力不能就地平衡，可能會使一些線路的無功電力偏多，電壓偏高，過剩的無功電力要向外輸出；還可能會使一些線路的無功不足，電壓下降，必然要向系統(tǒng)索取無功電力。這些情況都會造成不同分區(qū)之間的無功功率的長途輸送，造成電網(wǎng)有功損耗的增加。因此，在補償過程中，在總體平衡的基礎(chǔ)上，研究局部的補償方案，才能達到較好的效果。 其次，電力部門補償和

15、用戶補償相結(jié)合。在城鄉(xiāng)電網(wǎng)中，用戶消耗的無功功率約占50%；在工業(yè)電網(wǎng)中，用戶消耗的無功功率約占60%；其余的無功功率消耗在電網(wǎng)中。因此，為了減少無功功率在電網(wǎng)中的傳輸，要盡可能實現(xiàn)無功就地補償，就地平衡無功，必須由電力部門與用戶共同進行補償。忽略任何一方的作用，都會使電網(wǎng)無功電力平衡失調(diào)。最后，采取分散補償與集中補償相結(jié)合，以分散為主的原則。變電站的集中補償功率，主要是補償主變壓器本身無功功率引起的有功損耗以及減少變電站以上線路傳輸?shù)臒o功從而降低供電線路的有功損耗，而不能降低配電網(wǎng)絡(luò)的有功損耗。需要的無功功率仍需要通過配電線路向負荷輸送，為了有效地降低損耗，用戶所必須進行分散補償。由于配電網(wǎng)

16、的先損耗占線損耗的70%左右，因而應(yīng)該以分散補償為主。 據(jù)統(tǒng)計，當前，國內(nèi)典型的城鄉(xiāng)配電網(wǎng)無功損耗情況下所示：按電壓等級分，0.4級損耗占50%，10級損耗占20%，35以上損耗占30%。在農(nóng)村，長距離供電較為普遍，10線路損耗較大；往后總配電網(wǎng)的損耗主要在0.4側(cè)。因此，做好10等級電壓以下的無功補償具有重要意思。 近年來，由于計算技術(shù)的發(fā)展，無功補償已經(jīng)取得了很大的成就，無功補償裝置已經(jīng)發(fā)展到了一個新的階段。然而，許多電網(wǎng)仍存在補償不足，調(diào)節(jié)手段落后，電壓偏低，損耗增大等問題。 負荷無功補償主要有以下的問題：（1）無功補償容量的不足在國內(nèi)供電方面，公用變壓器在全國大中小城市中大量存在，而且

17、伴隨著一戶一表等城網(wǎng)改造的開展，還會大量增加。由于資金匱乏及重視程度不夠，公用變壓器區(qū)內(nèi)無功補償容量嚴重的不足，有功損耗大，公用變壓器的利用率不高。在用戶方面，由于公用變壓器區(qū)內(nèi)低壓用戶很多，供電企業(yè)管理不便，低壓用戶感性負荷很大。由于各用戶沒有統(tǒng)一的無功功率補償，造成補償不合理，效果不明顯；而且，在高峰時，從電網(wǎng)接線收無功過多，低谷時，往往向系統(tǒng)倒送無功。 （2）無功補償裝置落后 在無功補償裝置上，大量的裝置采用采集任選一相的無功信號或是一相電流另兩相電壓得出的無功信號并以此作為投切容量的依據(jù)，但這種方式只適用于以三相動力為主的配電區(qū)，它可能會對非采樣相造成過補或是欠補。在投切容量的確定方面

18、，往往以功率因數(shù)為參考，電容器分組投切，當功率因數(shù)滯后時，則投入一組電容器；當有超前的無功分量時，則切除一組電容器；按步投切電容器，無功補償?shù)木炔桓?。這些裝置常因為電容器容量級差大而投切精度低或是頻繁投切。 （3）集中補償占大多數(shù)集中補償只能減少設(shè)點以上線路和變壓器因輸送無功功率所產(chǎn)生的損耗，而不能減少用戶內(nèi)部通過配電線路向用電設(shè)備輸送無功功率所造成的有功損耗。由于用戶內(nèi)部的無功損耗沒有減少，所以降損節(jié)電效果必然受到限制。負荷所需的無功功率，仍然需要通過線路共給，依然產(chǎn)生有功損耗。第二章 TSC動態(tài)無功補償2.1無功補償基本概述 電力網(wǎng)中的變壓器和電動機是根據(jù)電磁感應(yīng)原理做成的。磁場所具有的

19、磁場能量由電源提供的。電動機和變壓器在能量轉(zhuǎn)化過程中建立交變磁場，在一個周期內(nèi)吸收的功率和釋放的功率相等，這種功率就稱為感性無功功率。接在交流電網(wǎng)中的電容器，在一個周期內(nèi)上半周期的充電功率和下半周期的放電功率相率，這種充電功率稱為榮幸無功功率。所以無功功率被使用于建立磁場和靜電場，它存儲于電感和電容中，通過電力網(wǎng)往返于電源和電感、電容之間。無功功率在電力網(wǎng)元件中流動，將會在電力網(wǎng)元件中引起電壓損耗和功率損耗，降低電壓質(zhì)量，增加電網(wǎng)的線損耗。因此要對無功功率進行補償。將電容器和電感并聯(lián)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。能量就在他們之間交換，即

20、感性負荷所吸收的無功功率，可由電容器所輸出的無功功率中得到補償6。因此，把由電容器組成的裝置稱為無功補償裝置。此外，調(diào)相機、同步電動機等也可以作為無功補償裝置。無功補償?shù)淖饔煤驮硪妶D2.1。設(shè)點感幸福和需要從電源吸收的無功功率為Q，裝設(shè)無功補償裝置后，補償無功功率為Qc，是電源輸出的無功功率減少為Q1=Q-Qc，功率因數(shù)由cos提高到cos，視在功率S減少到了S。 視在功率的減少可相應(yīng)的減少供電線路的截面和變壓器的容量，降低供電設(shè)備的投資。例如一臺1000kv的變壓器，當負荷的功率因數(shù)為0.7時，可供700千瓦的有功負荷，當負荷的功率因數(shù)提高到0.9時，可供900千瓦的有功功率。同一臺變壓器

21、，因為負荷的功率因數(shù)的提高而可多供200千瓦的負荷，是相當可觀的。 （2-1） 可見，因采用無功補償措施后，電源輸送的無功功率減少了，相應(yīng)的使電力網(wǎng)和變壓器中的功率損耗下降，從而提高了供電效率。 由電壓損耗公式 （2-2） 可知，采用無功補償措施后，因通過電力網(wǎng)的無功功率的減少，降低了電力網(wǎng)中的電壓損耗，提高了用戶處的電壓質(zhì)量。并聯(lián)電容器的無功補償作用和原理，也可以由圖2.2來解釋 ，SSQcQ1Q 圖2.1無功功率補償原理圖 圖中的用電負荷總電流I可以分解成為有功電流分量I，和無功電流分量凡(電感性的)。當并聯(lián)電容器投入運行時，流入電容器的容性電流了。和Iq方向相反，故可抵消一部分凡，使電感

22、性電流分量凡降低為形=凡- I，總電流I降為I，功率因數(shù)也由cos提高到cos。這時，負荷所需的無功功率全部由補償電容供給，電網(wǎng)只需供給有功功率根據(jù)有功電流IR (t)與無功電流IX (t)的定義，還可以用圖2.3來解釋電力系統(tǒng)中的無功補償?shù)淖饔煤驮怼?圖2.2并聯(lián)電容器的補償電流向量圖 圖2.3電力系統(tǒng)無功補償原理圖 設(shè)負荷實際吸收的電流為I(t)，為了使輸電線路上流過純有功電流Ir(t)，這里的Ic(t)就是Ix(t)， 這就是電力系統(tǒng)中進行無功補償?shù)囊c，是完全補償。線路上的電流Ir(t)是為了產(chǎn)生負載實際功率（平均功率）而攜帶能量最小的電流，因而在新路上造成的損失是最小的。此時，Ir

23、(t)的波形和U(t)相同，即電壓和電流相位相同。 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功負荷是電網(wǎng)補償?shù)年P(guān)鍵。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，并有效的降低電能損失。低壓補償對用戶以及供電部門都是有利的。 低壓無功補償?shù)哪繕耸菍崿F(xiàn)無功的就地平衡，通常采用的方式由以下三種：隨機補償、隨器補償、跟蹤補償。 隨機補償是指將低壓電容器組和電動機并聯(lián)，通過控制、保護裝置與電機共同投切。隨機補償?shù)膬?yōu)點是：用電設(shè)備運行時，無功補償投入，用電設(shè)備停止運行時，補償裝置也退出，不需要頻繁調(diào)整補償容量。具有投資少，配置靈活，

24、維修簡單等優(yōu)點。為了防止電機退出時產(chǎn)生自激過電壓，補償容量一般不大于電機的空載無功。 隨器補償就是將低壓電容器通過低壓保險接在配電變壓器的二次側(cè)，以補償配電變壓器空載無功的補償方式。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，普遍存在負荷輕的現(xiàn)象。在變壓器接近空載時，此時配電變壓器的空載無功是電網(wǎng)無功負荷的主要部分。隨器補償由于補償在低壓側(cè)，可有效的補償配變空載無功，且連線簡單，做到無功就地補償。 跟蹤補償是指以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，將低壓電容器組補償在大用戶0.4母線上的補償方式。補償電容器組的固定連接組可起到相當于隨其補償?shù)淖饔?，補償用戶的得固定無功負荷；可投切電容器組

25、用于補償無功峰荷部分。由于用戶負荷有一定的波動性，故推薦選用自動投切方式。此法對電容器的保護比前兩種更可靠。以上三種補償方式都可以對特定種類的無功負荷實現(xiàn)“就地平衡”的無功補償，降損節(jié)能效果更好。2.2晶閘管投切電容器（TSC） TSC Thyristor Switched Capacitor)又稱晶閘管投切電容器，是一個對供電網(wǎng)絡(luò)波動無功功率進行動態(tài)補償?shù)南鄬Κ毩⑾到y(tǒng)，廣泛應(yīng)用十配電系統(tǒng)的動態(tài)無功功率補償。與機械投切電容器相比，晶閘管的開、關(guān)無觸點，其操作壽命幾乎是無限的晶閘管的投切時刻可以精確控制，可以快速無沖擊地將電容器接入電網(wǎng)，大大減少了投切時的沖擊電流和操作困難，其動態(tài)響應(yīng)時間約為0

26、.01 s-0.02s 。 TSC的基本原理如圖2.4所示。圖2.4a是其單相電路圖，其中的兩個反并聯(lián)晶閘管只是將電容器并入電網(wǎng)或從電網(wǎng)斷開的作用，而串聯(lián)的小電感只是用來抑制電容器投入電網(wǎng)時可能造成的沖擊電流的，在很多情況下，這個電感往往不畫出來。當電容器投入時，TSC的電壓電流特性就是該電容的伏安特性，即如圖2.4c中0A所示。在工程實際中，一般將電容器分成幾組（見圖2.4b），每組都可由晶閘管投切。這樣，可根據(jù)電網(wǎng)的無功需求投切這些電容器，TSC實際上就是斷續(xù)可調(diào)的吸收容性無功功率的動態(tài)無功補償器，其電壓電流特性按照投入電容器組數(shù)的不同可以是圖2.4c中的0A、0B或0C。當TSC用于三相

27、電路時，可以是聯(lián)接，也可以是Y聯(lián)接，每一項都設(shè)計成如圖2.4bUI抑制沖擊電流的小電感abcABCIcuI0ILa)單相結(jié)構(gòu)簡圖 b)分組投切的TSC單相簡圖 c）電壓電流特性 圖2.4 TSC的基本原理 晶閘管閥通常有2種接線方式：2個晶閘管反并聯(lián)和1個晶閘管與1個二極管反并聯(lián)。兩者都是投切電容器的開關(guān)，所不同的是，前者晶閘管閥承受最大反向電壓低，為電源電壓峰值，但投資較大，控制較復(fù)雜;后者投資小，控制簡單，但晶閘管閥承受最大反向電壓高，為電源電壓峰值的2倍，所以在選擇使用哪種連接方式時，應(yīng)根據(jù)技術(shù)、經(jīng)濟比較來確定。電容器的投切是根據(jù)電網(wǎng)負荷變化情況來決定的，當電網(wǎng)無功功率增加，電壓下降時，

28、投入電容器，反之，切除電容器。電容器分組有等容分組和不等容分組2種。前者易十實現(xiàn)自動控制，但補償級差大，后者利用較少的分組就可獲得較小的補償級差。 電容器分組的具體方法比較靈活，一般希望能組合產(chǎn)生的電容值級數(shù)越多越好，但是綜合考慮到系統(tǒng)復(fù)雜性以及經(jīng)濟性問題，可以采用所謂二進制的方案，即采用k-1個電容值均為C/2的電容，這樣的分組法可使組合成的電容值有2k級。 電容器的分組投切在較早的時候大都是用機械斷路器來實現(xiàn)的，這就是機械投切電容器。和機械斷路器相比，晶閘管的操作壽命幾乎是無限的而且晶閘管的偷竊時刻可以精確控制，以減少投切的沖擊電流和操作困難。另外，與TCR相比TSC雖然不能連續(xù)調(diào)節(jié)無功功

29、率，但具有運行時不產(chǎn)生諧波而且損耗較小的優(yōu)點。因此，TSC已在電力系統(tǒng)獲得了較廣泛的應(yīng)用，而且有許多是與TCR配合使用構(gòu)成TCR+TSC混合型補償器。 TSC的關(guān)鍵技術(shù)問題是投切電容器時刻的選取。選取投入時刻總的原則是，TSC投入電容的時刻，也就是晶閘管開通的時刻，必須是電源電壓與電容器預(yù)先充電電壓相等的時刻。因為根據(jù)電容器的特性，當加在電容上的電壓有階躍變化時（若電容器投入的時刻電源電壓與電容器充電電壓不相等就會發(fā)生這樣的情況），將產(chǎn)生以沖擊電流，很可能破壞晶閘管或給電源帶來高頻振蕩等不利影響。 一般來講，希望電容器預(yù)先充電電壓為電源電壓峰值，而且將晶閘管的觸發(fā)相位也固定在電源電壓的峰值點。

30、因為根據(jù)電容器的特性方程ic=CdUc/dt。如果在導(dǎo)通前電容器充電電壓也等于電源電壓峰值，則在電源峰值點投入電容時，由于在這一點電源電壓的變化率(時間導(dǎo)數(shù))為零，因此，電流ic即為零，隨后電源電壓（也即電容電壓）的變化率才按正弦規(guī)律上升，電流ic即按正弦規(guī)律上升。這樣，整個投入過程不但不會產(chǎn)生沖擊電流，而且電流也沒有階段變化。這就是所謂的理想投入時刻。設(shè)電源電壓為Es，在本次導(dǎo)通開始之前，電容器的端電壓Uc已通過上次導(dǎo)通時段最后導(dǎo)通的晶閘管V1充電至電源電壓Es的峰值，且極性為正。本次導(dǎo)通開始時刻取為Es和Uc相等的時刻t1，給V2以觸發(fā)脈沖而使之開通，電容電流ic開始流通。以后每半個周波發(fā)

31、出觸發(fā)脈沖輪流給V1和V2。直到需要切除這條電容支路時，如在t2時刻，停止發(fā)脈沖，ic為零，則V2關(guān)斷，V1因未獲觸發(fā)而不導(dǎo)通，電容器電壓保持為V2導(dǎo)通結(jié)束時的電源電壓負峰值，為下次投入電容器做了準備。實際上，再投入電網(wǎng)之前，電容電壓有時不能被充電到電源電壓峰值。這就需要找出在電容充電電壓為各種情況的最佳投入時刻刻。 采用晶閘管和二極管反并聯(lián)的方式代替兩個反并聯(lián)的晶閘管，可以使導(dǎo)通前電容充電電壓維持在電源電壓的峰值。如圖2.5所示，一旦電容電壓比電源電壓峰值有所降低，二極管都會將其充電至峰值電壓，因此會發(fā)生量晶閘管反并聯(lián)的方式中電容器充電電壓下降的現(xiàn)象。但是，由于二極管是不可控的，當要切除此電

32、容支路時，最大的時間滯后為一個周波，因此其響應(yīng)速度比兩晶閘管反并聯(lián)的方式稍慢，但成本卻要低一些。 應(yīng)該注意的是，在以上討論的最佳投入時刻中，兩個晶閘管觸發(fā)脈沖的順序不能搞反了，或者說應(yīng)避免觸發(fā)脈沖相位錯開180度，否則將產(chǎn)生很大的沖擊電流和過電壓。icucCVVDDEs圖2.5晶閘管和二極管反并聯(lián)方式的TSC 設(shè)母線電壓是標準的正弦信號us(t)=Um sin(wt+a)，投入時電容上的殘壓為Uco，忽略晶閘管的導(dǎo)通壓降和損耗，認為是一個理想開關(guān)，則用拉氏變換表示的TSC支路電壓方程為U(s)=LS+1/CsI(s)+Uco/s 式中U(s)、I(s)分別為端電壓和支路電流的拉氏變換，以晶閘管

33、首次被觸發(fā)的時刻作為計算時間的瞬時電流為i(t)=I1mcos(wt+a)-kBcUco-k2 /( k2-1) Umsinasinwn t-I1Mcosacoswny 式中wn=1/=kw，是電路的自然頻率；Bc=Wc是電容器的基波電納；I1m=UmBc k2 /( k2-1)，是電流基波分量的幅值。 上式右側(cè)的后兩項代表預(yù)期的電流震蕩分量，其頻率為自然頻率，實際上會由于該支路電阻的影響而逐漸衰減為零。從中可以看到，如果希望投入TSC支路時完全沒有過渡過程，即后邊兩相震蕩分量為零，必須同時滿足一下兩個條件： （1）自然換相條件：cosa=0(即sina=1) （2）零電壓切換條件：Uco=

34、k2 /( k2-1) Umsina=k2 /( k2-1) Um 實際上，條件（1）（即在系統(tǒng)電壓最大值時出發(fā)晶閘管）是自然換相條件；因為流過電容的電流超前其兩端電壓（即系統(tǒng)電壓）90度，所以在系統(tǒng)電壓峰值時流經(jīng)電容的電流為零；而作為依賴電流零自然關(guān)斷的半控器件，晶閘管的無電流沖擊換相點應(yīng)為系統(tǒng)電壓峰值點。而條件（2）（即投入時電容器應(yīng)已預(yù)充電到Um k2 /( k2-1)）是零電壓切換條件；此時由于開通前后為了同時滿足上述條件，大多數(shù)廠家均采用了假定電容兩端電壓已預(yù)充電到系統(tǒng)峰值電壓，從而在電源電壓峰值時開通晶閘管以投入電容器組的方法。但實踐中，存在下述兩個問題，一是如果沒有預(yù)先充電裝置，

35、則第一次投入或切除時間較長后再次投入時，由于放電的原因，此時電容電壓通常為零，故會發(fā)生電流沖擊；二是由于電容自身放電的原因，即便切除時間較短，電容電壓也會下降。所以通常采用的峰值切除方法實際不能滿足零電壓切除條件。2.3補償裝置所需元器件的取中 要對制作裝置所需用的元器件進行功能、質(zhì)量、價格等方面的分析和選取，這對制作一套性能優(yōu)良，運行安全可靠的裝置來講十指關(guān)重要的。 無功功率出場控制器，是無功補償裝置的指揮系統(tǒng)，其工作原理是對電網(wǎng)的電壓、電流進行采集，通過CPU的快速運算，得到電網(wǎng)的有功功率、無功功率、無功電流、功率因數(shù)等參數(shù)，再根據(jù)參數(shù)的設(shè)定值判定是否發(fā)出投切指令，控制投切開關(guān)的動作，從而

36、控制電容器組的投切。 對于無功功率補償裝置來說，選擇何種電容器投切執(zhí)行機構(gòu)，對整套裝置的安全運行是至關(guān)重要的。目前用于電容器投切的執(zhí)行原件主要有：（1）電容器專用接觸器，此類產(chǎn)品是在普通接觸器的基礎(chǔ)上增加限流線圈的方案來限制合閘涌流。安裝接線方便，運行費用低且價格低廉，但會產(chǎn)生投切涌流和關(guān)斷時的過電壓，僅適用于負載無功功率變化不大且不頻繁操作、系統(tǒng)工作較平穩(wěn)的場合。（2）晶閘管電子開關(guān)，此類產(chǎn)品具有典雅過零投入、電流過零切除、反應(yīng)速度快等特性，可實現(xiàn)電容器的投入無涌流、切除無過壓、投切無電弧的快速動態(tài)補償功能，該裝置特別是用于電容器需要頻繁投切的無功補償場合。但晶閘管也存在損耗大、散熱差等不足

37、，影響了無功補償裝置的可靠性，且成本相對較高（3）負荷開關(guān)，負荷開關(guān)的工作原理是將晶閘管和交流接觸器并接，電容器投切瞬間，晶閘管工作，正常接通期間接觸其實靠閉合，既有可控硅開關(guān)過零投切的優(yōu)點，又有接觸器無功耗的優(yōu)點。投切電容器時，保證電壓過零合閘；切電容時，保證電流為零關(guān)斷，在保證快速投切情況下，避免了涌流、諧波注入及觸點燒損現(xiàn)象。而在正常工作時利用接觸器導(dǎo)通容量大、壓降小、功耗小、工作可靠等優(yōu)點，不會帶來高溫升、高能耗問題，負荷開關(guān)適宜頻繁操作，整機使用壽命長，價格也相對適中。 要保證偷竊開關(guān)長期、可靠的運行，選用時必須注意以下幾點：（1）投切開關(guān)的額定電流必須與投切的電容的額定電流匹配。（

38、2）偷竊開關(guān)的接線端子過流要滿足額定電流。（3）投切開關(guān)的端子的接線必須牢固可靠電容器額定電壓的選取由下列因素決定：（1）供電網(wǎng)的電壓水平；（2）諧波背景，當電容器在含有諧波的環(huán)境下工作時，諧波電壓將疊加到電容器的基波電壓上，會使電容器實際工作電壓升高；（3）是否加裝串聯(lián)電抗器，危險組織投切電容器是的合閘涌流，避免諧振或為消除（吸收）諧波，都需要在電容器紙路中串聯(lián)電抗器，當電容器與電抗器組成串聯(lián)回路再接入電網(wǎng)時，電容器兩端的電壓降高于電網(wǎng)電壓。綜上因素，在低壓0.4KV電網(wǎng)無功功率補償裝置中安裝的電容器，在一般情況下應(yīng)選擇額定電壓為0.45KV系列的產(chǎn)品；而用于諧波抑制或濾波裝置中的電容器，根

39、據(jù)串聯(lián)電抗器的電抗率不同，第三章 硬件設(shè)計3.1硬件介紹 AT89C517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)，兼容標準MCS51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。主要性能參數(shù)：與MCS51產(chǎn)品指令系統(tǒng)兼容4K字節(jié)可重復(fù)擦寫Flash閃速存儲器1000次擦寫周期全靜態(tài)操作：0Hz24MHz三級加密程序存儲器1288字節(jié)內(nèi)部RAM32個可編程I/O口線2個16位定時/計數(shù)器6

40、個中斷源可編程竄行UART低功耗空閑和掉電模式管腳說明： VCC：供電電壓。 GND：接地。 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P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。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。在FLAS

41、H編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 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P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(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。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸

42、出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：表3.1 管腳定義口管腳備選功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2/INT0（外部中斷0）P3.3/INT1（外部中斷1）P3.4T0（記時器0外部輸入）P3.5T1（記時器1外部輸入）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持R

43、ST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每

44、個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源

45、驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。A/D轉(zhuǎn)換器選型 ADC08098是一種8路模擬輸入逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器，由于價格適中，與單片機的接口、軟件操作均比較簡單，目前在8位單片機系統(tǒng)中有著廣泛的使用。ADC0809由8路模擬開頭、地址鎖存與譯碼器、8位A/D轉(zhuǎn)換器和三態(tài)輸出鎖存緩沖器組成。表3.2 8路模擬開關(guān)與輸入通道的關(guān)系表同入通道IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7A010101O1B00110011C00001111ADC0809芯片可以分時處理8路模擬量輸入信號，

46、使用模擬開關(guān)切換。在某一時刻，模擬開關(guān)只能與一路模擬量通道接通，對該通道進行A/D轉(zhuǎn)換。表1中C、B、A是三條通道的地址線。當?shù)刂匪嫘盘朅LE為高電平時，C、B、A 三條線上的數(shù)據(jù)送入ADC0809內(nèi)部的地址鎖存器中，經(jīng)過譯碼器譯碼后選中某一通道。當ALE=0時，地址鎖存器處于鎖存狀態(tài)，模擬開關(guān)始終與剛才選中的輸入通道接通。選中通道的模擬量到達A/D轉(zhuǎn)換器時，A/D轉(zhuǎn)換器并未對其進行A/D轉(zhuǎn)換。只有當轉(zhuǎn)換啟動信號端START出現(xiàn)下降沿并延遲后，才啟動芯片進行A/D轉(zhuǎn)換，START的上升沿復(fù)位ADC0809。ADC0809的A/D轉(zhuǎn)換過程是在時鐘信號的協(xié)調(diào)下進行的，ADC0809的時鐘信號由C

47、LOCK端送入，其最高頻率為640MHz，在這個最高頻率下ADC0809的A/D轉(zhuǎn)換時間為100uS左右。當ADC0809用于AT89C51單片機系統(tǒng)時，若AT89C51采用6MHz的晶振，則ADC0809的時鐘信號可以由AT89C51的ALE經(jīng)過一個二分頻電路獲取。這時ADC0809的時鐘頻率為500KHz，A/D轉(zhuǎn)換時間為130uS。ADC0809常用的時鐘電路如圖3.1 ： 圖3.1 ADC0809常用的時鐘電路圖 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果(8位數(shù)字量)送到三態(tài)鎖存輸出緩沖器，此時A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果還沒有現(xiàn)在DB0-DB7八條數(shù)字量輸出線上，單片機不能獲取之。單片機要想讀到A/D轉(zhuǎn)

48、換結(jié)果，必須使ADC0809的允許輸出控制端OE為高電平，打開三態(tài)輸了鎖存器，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果出現(xiàn)在DB0-DB7上。單片機讀取AD轉(zhuǎn)換結(jié)果的方法有三種(1)延遲法單片機啟動ADC0809后，延時130uS以上，可以讀到正確的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。(2)查詢法EOC必須接到AT89C51的一條I/O線上。單片機啟動ADC0809后，延遲10uS，檢測EOC，若EOC=0則A/D轉(zhuǎn)換沒有結(jié)束，繼續(xù)檢測EOC直到EOC=1。當EOC=1時，A/D轉(zhuǎn)換已經(jīng)結(jié)束，單片機讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。(3)中斷法EOC必須經(jīng)過非門接到AT89C51的中斷請求輸入線INT0或INT1上，AT89C51的中斷觸發(fā)方式為下降沿

49、觸發(fā)。單片機啟動A/D轉(zhuǎn)換后可以做其它工作，當A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，EOC由01經(jīng)過非門傳到INT端，AT89C51收到中斷請求信號，若AT89C51開著中斷，則進入中斷服務(wù)程序，在中斷服務(wù)程序中單片機讀取A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果。LCD顯示本次設(shè)計采用1602型LCD9顯示，現(xiàn)在的字符型液晶模塊已經(jīng)是單片機應(yīng)用設(shè)計中最常用的信息顯示器件了。1602型LCD顯示模塊具有體積小，功耗低，顯示內(nèi)容豐富等特點。 1602型LCD可以顯示2行16個字符，有8位數(shù)據(jù)總線D0D7和RS，R/W，EN三個控制端口，工作電壓為5V，并且具有字符對比度調(diào)節(jié)和背光功能。1外型尺寸：80X36X13（LXWXH）2接口信號說明

50、1602型LCD的接口信號說明如表3.2所示：表3.3 1602型LCD接口信號說明編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2Data I/O2VDD電源正極10D3Data I/O3VL液晶顯示偏壓信號11D4Data I/O4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端（H/L）12D5Data I/O5R/W讀寫選擇端（H/L）13D6Data I/O6E使能信號14D7Data I/O7D0Data I/O15BLA背光源正極8D1Data I/O16BLK背光源負極 3主要技術(shù)參數(shù) 表3.4 1602型LCD的主要技術(shù)參數(shù)顯示容量16X2個字符芯片工作電壓4.55.5V工作電流2.0mA（5.0V

51、）模塊最佳工作電壓5.0V字符尺寸2.95X4.35(WXH)mm 4與8051接口電路M-162液晶顯示模塊可以和單片機AT89C51直接接口，電路如圖3.2所示。圖3.2 AT89C51與DM-162接口電路3.2模擬信號調(diào)理電路互感器信號轉(zhuǎn)換及電流電壓轉(zhuǎn)換電路 在此用到的是北京星格公是司研制的精密電壓互感器11SPT204A和電流互感器SCT254AK。其特性分別如下：SPT204 實際上一款毫安級精密電流互感器，輸入額定電流為2mA，額定輸出電流為2mA。使用時需要將電壓信號變換成電流信號，推薦使用電路如圖3.3所示。圖中，R1是限流電阻，不論額定輸入電壓多大，調(diào)整R1的值，使額定輸入

52、電流接近為2mA，就滿足使用條件。副邊電路是電流/電壓變換電路，當需要電壓輸出時采用。調(diào)整圖中反饋電阻R和r的值可得到所需要的電壓輸出。電容C2是400至1000pF的小電容，用來濾波。圖3.3電壓互感器的IU轉(zhuǎn)換運算放大器10視精度要求使用，使用性能較好的運算放大器較容易達到較高的精度和較好的穩(wěn)定性。此處選用的是BB公司的高精度運放OPA2277。它具有以下特點：超低失調(diào)電壓：超低溫漂：超低失調(diào)電流：高開環(huán)增益：134dB寬供電范圍：OPA2277具有連續(xù)的供電范圍，這使它不像大多數(shù)的OP系列運放局限于固定的工作電壓。而且軌至軌的特性使其輸出電壓的范圍能跟隨電源工作范圍，這就能在保證輸出電壓

53、的大小的前提下，盡可能的減少工作電壓，達到節(jié)能的目的。由于OPA2277具有內(nèi)部補償失調(diào)電流的電路，故在使用中不需要在輸入腳上接上補償失調(diào)電流的電阻，如上圖所示，這同樣減少了PCB布板和使用的復(fù)雜度12?；ジ衅鞯拇渭夁B接是電流轉(zhuǎn)電壓電路，該電路是將互感器的電流輸出信號變換成電壓信號，以符合CPU采樣信號是電壓信號的特性。以電流互感器SCT254AK為例，若互感器的副邊電流為，要求的輸出電壓為，則特性為： 輸入和輸出腳間的跨接電阻。選擇合適的電阻R，通常采用電阻串接電位器的結(jié)構(gòu)，可以使輸出電壓在之間變化。SCT254A K是一款精密電流互感器，輸入額定電流為5A，額定輸出電流為2.5mA。當需要

54、將電流輸出信號變換成電壓信號時，推薦使用電路和電壓互感器使用電路類似。調(diào)整圖中反饋電阻R和r的值可得到所需要的電壓輸出。電容C2是400至1000pF的小電容，用來去A和濾波。該電流互感器是接在主回路上的電流互感器之后。主回路的電流互感器的變比視實際使用中變壓器輸出的電流而定。當電流較大時，可選用較大變比的電流互感器，一般有100：1或1000：5等系列可供選用。 電壓、電流采樣及信號處理電路用電流互感采樣得到交變的電流信號，在通過以下電路把電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)榘氩妷盒盘柸鐖D3.4：圖3.4 電流采樣調(diào)理電路電容主要起抗干擾和濾波的作用，前個運放可實現(xiàn)轉(zhuǎn)換，根據(jù)： 輸入和輸出腳間的跨接電阻，調(diào)節(jié)滑

55、動變阻器，使在 變化。第二個運放對電壓進行取反，得到輸出電壓，從而使采樣得到的電壓于實際電流同向。調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片同樣可以達到調(diào)節(jié)輸出電壓大小的效果如圖3.5.。 圖3.5 電壓采樣和調(diào)理電路 3.3輸出控制電路控制電路10采用光電隔離電路、驅(qū)動電路，控制繼電器，再控制電容器組投切的形式。如圖3.6是其中一路光電隔離和驅(qū)動電路。 圖3.6 光電隔離及驅(qū)動電路這部分電路的設(shè)計采用單片機的I/O口灌電流的方法控制可控硅實現(xiàn)開關(guān)與繼電器控制，用光電耦合器MOC3021作為可控硅的驅(qū)動器，同時實現(xiàn)強、弱電的隔離13。光電偶合器通過一個非門與89C51的一個輸出口連接，當此腳輸出高電平時，使MOC3

56、021打開驅(qū)動雙向可控硅，使晶體管導(dǎo)通和繼電器吸合，驅(qū)動電容器組投入運行，發(fā)光二級管發(fā)光指示。當管腳輸出為低電平時，將會封鎖住MOC3021，則繼電器釋放，發(fā)光二級管熄滅，電容器組退出電路。 第四章 軟件設(shè)計在軟件設(shè)計上我們采用匯編語言，用匯編語言用來編制系統(tǒng)軟件和過程控制軟件，其目標程序占用內(nèi)存空間少，運行速度快，有著高級語言不可替代的用途。4.1 投切原則本次設(shè)計的裝置主要的投切標準是功率因數(shù)和測量電壓，本裝置采用默認的標準功率因數(shù)為。隨器補償應(yīng)以配變?nèi)萘康?%8%選擇電容器容量效果較好，因為這大約相當于配電變壓器空載時的無功功率，又電容器補償容量可近似為，則本次設(shè)計一共設(shè)了3組容量為25FP電容器組，方便控制和調(diào)節(jié)補償容量，采用三相共同補償。當檢測到到的功率因數(shù)小于0.95是投入第一組電容器組；再進行第二次檢測，計算得到功率因數(shù)再于默認值進行比較，若實際功率因數(shù)仍然小于0.95的話，繼續(xù)投入第二組電容器組，以次類推，直到實際功率因數(shù)小于標準13。當檢測到的三相電壓大于標準電壓時（通常取400V），即電網(wǎng)處于容性狀態(tài)，無功補償過量，則立即切除第三組電容；繼續(xù)檢測電壓，若電壓仍然高于標準的話，則切除第二組電容器組，以次類推，直到實際電壓小于標準。主要的程序流程如下圖圖4.1 單片機程序流程圖4.2功率因數(shù)計算 在進