基于AT89C51的低压无功功率补偿器的设计
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关 键 词 ： Ｔ ９ １ 功 率 因数 ； Ａ ８ Ｃ５ ； 补偿 器 ； 电容 器
中 图 分 类号 ： Ｍ ４ Ｔ ３３
文献 标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０６ ８３ （０２ ｌ— ０ １ ０ １０ — ９７ ２ １） １ ０ １— ２
般来说 ，供电部门一般要求用户的月平 均功率 因 虑用 Ｌ Ｄ数码管 。 Ｅ 投切 电容 电路 中用过零 固态继电器来 素达 到 ０９以上 。 ． 而用户 的用 电设备功率 因素一般较低 ， 作为控制开关来 实现柔性投切 ；还接上 Ｒ 一 ３ Ｃ接 口， Ｓ ２２ 很难满足要求 ， 这就要求我们想办法提高功率因素 ， 装设 与上位机传递系统通讯 ， 实时交换信息。
第 ３ 卷第 １ 期 １ １
Ｖ０ ． ｌ ｏ １ １ Ｎ ． ｌ ３
企 业 技 术 开 发
ＴＥＣＨＮ０Ｌ ０ＧＩ ＣＡＬ ＤＥＶＥＬＯＰ ＥＮＴ ＯＦ Ｍ ＥＮＴＥＲＰＲＩ ＳＥ
２１ ０ ２年 ４月
Ａｐｒ２ ２ ．０１
源自文库
基 于 Ａ ８ Ｃ １的低 压 无 功 功率 补偿 器 的设 计 Ｔ９５
沈 夏 ， 彩 红 丁
（ 中国市 政 工 程 中南设 计 研 究 总 院有 限公 司 ， 湖北 武 汉 ４０ １ ） ３０ ０
摘 要 ： 各 个 电力 系统 中 ， 率 因数都 是 一 个 非常 重要 指 标 。 系到 系统 的 正 常运 行 ， 在 功 关 设备 的运 转 ， 在现 在 能 源越 发
＝ Ａ 功率 数艘ｑ ｌ ＝ Ｂ 功 率 ｉ 数 砸ｑ ｌ 矧 ｊ
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机
他
本系统 的相位差检测单元 电路 的设 计 主要 包 括 以下 几 部 分 ： ①采集部分 ： 通过 电压 、 电流互感器 分 别采 集 电路 中 的电压 ｕ和 电流 Ｉ其 ， 中 电流 Ｉ我们通过 Ｉ ， ， ｖ转换 器 ， 可将其 转换为 Ｕ ２信号 ， 送至 比较部分 。 ② 比较部 分 ：将采 集到 的 ｕ和 Ｕ ２ 信 号 送 至 电压 比较 器 进 行 分 别 比较 ， 再 将 比较信号送至鉴幅电路 。 ③鉴定部分 ：将 ２ 电压 比较器得 个 到的两组方波信号送至鉴相 电路 。输 出
一
统 自动投切 电容组。 对于三相功率 因数显示电路 ， 以考 调 节 。 可
２５ 相位 差 检 测 单 元 电路 的 设 计 ． 互堪嚣 ｌ Ｉ １ Ｉ ． —
Ａ制 吨 ￡ １．Ｉ ｝娴 ｌ １ Ｉ ｛ １ ．感 器 Ｉ Ｉ 一 一ｊ
榭
匮乏 的情 况 下 ， 能成 为 一 个非 常重 要 的课 题 ， 高功 率 因数 就 意味 着 可 以节 省 更 多的 能 源 。 节 提 文章 所 系统 的 出发 点 就 节能， 以现在 技 术 已经很 成 熟 的 Ａ ８Ｃ １ 片机 为基 础 ， 合相 应 的相 位差 检 测技 术 ， 过 自动 的投 切 实现 等 电压 输 Ｔ９ ５ 单 配 通 入 ， 不影 响 电流 。 系统 响应 速度 快 ， 作 简单 ， 以广泛 应 用 于各 个 电 气行 业 。 而 该 操 可
一
无功功率补偿设备 ，补偿电容器 的投切方式分为手动和 ２ Ａ ８ Ｃ １ 片机 的硬 件 结构 及 性 能 参 数 ． ２ Ｔ９５ 单 自动 ２种 ， 本系统为 自动投切方式 。 Ａ ８Ｃ １ 一 种带 ４ Ｔ９ ５ 是 Ｋ字 节 Ｆ Ａ Ｈ存 储 器 的低 电 ＬＳ 压 、高性能 Ｃ Ｏ Ｍ Ｓ ８位微处理 器 。 Ｔ ９ ２５ 是一种带 Ａ ８Ｃ ０ １ １ 系统设计概述 ２ Ｋ字节 闪存可编程可擦除只读存储器的单片机 。 该器件 无 功功率补偿一般采用并联 电容器补偿方 式 ，为尽 采用 Ａ Ｍ Ｌ高密度非易失存储器制造技术制造 ， ＴＥ 与工业 标准的 Ｍ Ｓ ５ 指令集和输 出管脚相兼容 。由于将 多功 Ｃ 一１ 量减少线路损耗和电压损失 ， 宜就地平衡补偿 ， 即低压部 分 的无功功率宜由低压 电容器补偿 。本设计主要应用单 能 ８ Ｃ Ｕ和闪烁存储器组合在单个 芯片中， Ｔ Ｅ 位 Ｐ Ａ Ｍ Ｌ的 片机技术 ， 实现对低压 电力系统 的检测 ， 然后依据检测所 Ａ ８Ｃ 是一种高效微控制器 。 Ｔ９ ５ １ ． ３ 得数据进行分析 ， 控制 电容器的投切 ， 从而实现对电力 系 ２ 功率因数 的计算 在交流电力线路 中， 因为线路感抗 的影响 ， 会消耗掉 统 的功率因数 的补偿 。 部分 的无功功率 ，而交流 电路 中相电压 和相 电流之间 无 功补偿控制器是本设计 的核心部分 ，它根据检测 的功率 因数分析计算， 然后按 照设定 的程序进行 电容器 存在相位差 ，其 角度大小取决于负载所呈现 的感性或容 的投入或者切除， 而达到对整个 系统无功功率 的补偿 ， 性 的程 度 。 从 ２ 电力 电容 器 补 偿 、 制及 安 装 方 式 的选 择 ． ４ 控 实现功率因素 的提高。 ①采用并联 电力 电容器作为无 功补偿装置时 ，为了 ２ 功率因数补偿系统的设计 尽量减少线损 和电压损失 ， 宜分散补偿和就地平衡补偿 ， 即低压部分的无 功补偿 由低压 电容器补偿 ，高压部分 的 ２１ 无功 功 率 补 偿器 设 计 的 总体 框 图 ． 并不得向电网倒送无功。 图 １ 是该设计的系统框 图，Ａ ８Ｃ １ Ｔ ９ ５ 是本 系统 的处 无功补偿 由高压 电容器补偿 ， ②电容器 的投切方式分为手动 和 自动 ２种 ，为避免 理核心 ， 实现数据处理 、 输入 、 出控制等功能。 输 系统包括 宜选用 自动补偿 。 检测部分 、计算和处理部分 、显示部分以及通讯部分组 过补偿或在轻载时 电压过高 ， ③无功 自补偿 的调节方式 ： 以节能为主者 ， 采用无功 成 。 先 我 们 通 过计 数 器 ８３ 得 出 系 统 的 功率 因数 的大 首 ０１ 小 ，再通过 比较器将 得出的功率 因素与设定 的功率 因素 功率参数调节 ；当三相负荷平衡 ，也可采用功率 因素调 以改善电压偏差为主进行 补偿者 ， 应按 电压参数进行 进行 比较 ， 计算 出所需补偿 的无功功率 ， 然后通过控制系 节 ；
中 图 分 类号 ： Ｍ ４ Ｔ ３３
文献 标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０６ ８３ （０２ ｌ— ０ １ ０ １０ — ９７ ２ １） １ ０ １— ２
般来说 ，供电部门一般要求用户的月平 均功率 因 虑用 Ｌ Ｄ数码管 。 Ｅ 投切 电容 电路 中用过零 固态继电器来 素达 到 ０９以上 。 ． 而用户 的用 电设备功率 因素一般较低 ， 作为控制开关来 实现柔性投切 ；还接上 Ｒ 一 ３ Ｃ接 口， Ｓ ２２ 很难满足要求 ， 这就要求我们想办法提高功率因素 ， 装设 与上位机传递系统通讯 ， 实时交换信息。
第 ３ 卷第 １ 期 １ １
Ｖ０ ． ｌ ｏ １ １ Ｎ ． ｌ ３
企 业 技 术 开 发
ＴＥＣＨＮ０Ｌ ０ＧＩ ＣＡＬ ＤＥＶＥＬＯＰ ＥＮＴ ＯＦ Ｍ ＥＮＴＥＲＰＲＩ ＳＥ
２１ ０ ２年 ４月
Ａｐｒ２ ２ ．０１
源自文库
基 于 Ａ ８ Ｃ １的低 压 无 功 功率 补偿 器 的设 计 Ｔ９５
沈 夏 ， 彩 红 丁
（ 中国市 政 工 程 中南设 计 研 究 总 院有 限公 司 ， 湖北 武 汉 ４０ １ ） ３０ ０
摘 要 ： 各 个 电力 系统 中 ， 率 因数都 是 一 个 非常 重要 指 标 。 系到 系统 的 正 常运 行 ， 在 功 关 设备 的运 转 ， 在现 在 能 源越 发
＝ Ａ 功率 数艘ｑ ｌ ＝ Ｂ 功 率 ｉ 数 砸ｑ ｌ 矧 ｊ
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本系统 的相位差检测单元 电路 的设 计 主要 包 括 以下 几 部 分 ： ①采集部分 ： 通过 电压 、 电流互感器 分 别采 集 电路 中 的电压 ｕ和 电流 Ｉ其 ， 中 电流 Ｉ我们通过 Ｉ ， ， ｖ转换 器 ， 可将其 转换为 Ｕ ２信号 ， 送至 比较部分 。 ② 比较部 分 ：将采 集到 的 ｕ和 Ｕ ２ 信 号 送 至 电压 比较 器 进 行 分 别 比较 ， 再 将 比较信号送至鉴幅电路 。 ③鉴定部分 ：将 ２ 电压 比较器得 个 到的两组方波信号送至鉴相 电路 。输 出
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统 自动投切 电容组。 对于三相功率 因数显示电路 ， 以考 调 节 。 可
２５ 相位 差 检 测 单 元 电路 的 设 计 ． 互堪嚣 ｌ Ｉ １ Ｉ ． —
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匮乏 的情 况 下 ， 能成 为 一 个非 常重 要 的课 题 ， 高功 率 因数 就 意味 着 可 以节 省 更 多的 能 源 。 节 提 文章 所 系统 的 出发 点 就 节能， 以现在 技 术 已经很 成 熟 的 Ａ ８Ｃ １ 片机 为基 础 ， 合相 应 的相 位差 检 测技 术 ， 过 自动 的投 切 实现 等 电压 输 Ｔ９ ５ 单 配 通 入 ， 不影 响 电流 。 系统 响应 速度 快 ， 作 简单 ， 以广泛 应 用 于各 个 电 气行 业 。 而 该 操 可
一
无功功率补偿设备 ，补偿电容器 的投切方式分为手动和 ２ Ａ ８ Ｃ １ 片机 的硬 件 结构 及 性 能 参 数 ． ２ Ｔ９５ 单 自动 ２种 ， 本系统为 自动投切方式 。 Ａ ８Ｃ １ 一 种带 ４ Ｔ９ ５ 是 Ｋ字 节 Ｆ Ａ Ｈ存 储 器 的低 电 ＬＳ 压 、高性能 Ｃ Ｏ Ｍ Ｓ ８位微处理 器 。 Ｔ ９ ２５ 是一种带 Ａ ８Ｃ ０ １ １ 系统设计概述 ２ Ｋ字节 闪存可编程可擦除只读存储器的单片机 。 该器件 无 功功率补偿一般采用并联 电容器补偿方 式 ，为尽 采用 Ａ Ｍ Ｌ高密度非易失存储器制造技术制造 ， ＴＥ 与工业 标准的 Ｍ Ｓ ５ 指令集和输 出管脚相兼容 。由于将 多功 Ｃ 一１ 量减少线路损耗和电压损失 ， 宜就地平衡补偿 ， 即低压部 分 的无功功率宜由低压 电容器补偿 。本设计主要应用单 能 ８ Ｃ Ｕ和闪烁存储器组合在单个 芯片中， Ｔ Ｅ 位 Ｐ Ａ Ｍ Ｌ的 片机技术 ， 实现对低压 电力系统 的检测 ， 然后依据检测所 Ａ ８Ｃ 是一种高效微控制器 。 Ｔ９ ５ １ ． ３ 得数据进行分析 ， 控制 电容器的投切 ， 从而实现对电力 系 ２ 功率因数 的计算 在交流电力线路 中， 因为线路感抗 的影响 ， 会消耗掉 统 的功率因数 的补偿 。 部分 的无功功率 ，而交流 电路 中相电压 和相 电流之间 无 功补偿控制器是本设计 的核心部分 ，它根据检测 的功率 因数分析计算， 然后按 照设定 的程序进行 电容器 存在相位差 ，其 角度大小取决于负载所呈现 的感性或容 的投入或者切除， 而达到对整个 系统无功功率 的补偿 ， 性 的程 度 。 从 ２ 电力 电容 器 补 偿 、 制及 安 装 方 式 的选 择 ． ４ 控 实现功率因素 的提高。 ①采用并联 电力 电容器作为无 功补偿装置时 ，为了 ２ 功率因数补偿系统的设计 尽量减少线损 和电压损失 ， 宜分散补偿和就地平衡补偿 ， 即低压部分的无 功补偿 由低压 电容器补偿 ，高压部分 的 ２１ 无功 功 率 补 偿器 设 计 的 总体 框 图 ． 并不得向电网倒送无功。 图 １ 是该设计的系统框 图，Ａ ８Ｃ １ Ｔ ９ ５ 是本 系统 的处 无功补偿 由高压 电容器补偿 ， ②电容器 的投切方式分为手动 和 自动 ２种 ，为避免 理核心 ， 实现数据处理 、 输入 、 出控制等功能。 输 系统包括 宜选用 自动补偿 。 检测部分 、计算和处理部分 、显示部分以及通讯部分组 过补偿或在轻载时 电压过高 ， ③无功 自补偿 的调节方式 ： 以节能为主者 ， 采用无功 成 。 先 我 们 通 过计 数 器 ８３ 得 出 系 统 的 功率 因数 的大 首 ０１ 小 ，再通过 比较器将 得出的功率 因素与设定 的功率 因素 功率参数调节 ；当三相负荷平衡 ，也可采用功率 因素调 以改善电压偏差为主进行 补偿者 ， 应按 电压参数进行 进行 比较 ， 计算 出所需补偿 的无功功率 ， 然后通过控制系 节 ；