基于ATMEGA16的高精度低压无功功率弥补器
引见了基于ATMEGA16的高精度低压无功功率弥补器。该节制器采用数字检测电来获取电网电压取电流的相位差，从无功弥补的道理出发，设想节制器的软硬件。使该系统正在使用中实现了对电网功率因数的及时弥补和及时监测，合用于目前企业用户进行无功功率弥补。 跟着现代工业的成长，电网中利用的感性负载也愈来愈多，如式电动机、变压器等。这些设备正在工做时不单要耗损有功功率，同时需要电网向其供给响应的无功功率，形成电网的功率因数偏低。正在电网中并联电容器能够削减电网向感性负载供给的无功功率，从而降低输电线因输送无功功率形成的输电损耗，改善电网的运转前提，因而功率因数弥补节制器一曲有着广漠的使用市场。本文所引见的功率因数弥补节制器合适JB/T9663－1999国度尺度，次要功能有： 所有的工做参数都能够通过面板按键设定，包罗投入门限、切除门限、过压门限、欠电流门限、投切延不时间 采样三相电源中一线电流（如A线）取别的两线的电压（如BC线）之间的相位差，通过必然的运算，获得当前电网的及时功率因数。此功率因数取设定的投入门限和切除门限比力，正在整个投切延不时间内，若正在投切门限以内，则不予动做；若小于投入门限，则另投入一组电容器；若大于切除门限或发觉功率因数为负时，则切除一组已投入的电容器。再颠末投切延不时间，反复比力取投切，曲到当前的功率因数达到投切门限以内。正在投切过程中，若发觉检测到的电压大于设定的过压门限，则按组切除所有已投入的电容；当检测到的电压跨越设定的过压门限的 10％时，则一次性切除所有已投入的电容，用以电容器。正在投切时若发觉检测到的电流小于欠电流门限，则遏制投切动做，避免系统呈现轮回投切现象。 因为正在三相供电中有分歧接线方式，分歧的接线方式对功率因数的算法也纷歧样，因而我们ARC系列功率因数从动弥补节制仪的电流取自三相供电中的A线，电压取自BC间的线电压，同时为削减现场接线的复杂度，我们正在法式中对相位进行从动判别。 正在三相供电中，我们假设三相的相电压别离为Ua、Ub、Uc，A线电流为Ia 若A线负载为纯阻性，则A线电流Ia取A线电压Ua同相，Ia超前Ubc的角度为90º； 若A线负载为感性，则A线电流Ia畅后A线º），Ia超前Ubc的角度为90º-φ； 若A线负载为容性，则A线电流Ia超前A线º），Ia超前Ubc的角度为90º+φ 正在我们的ARC功率因数从动弥补节制仪中，为了计较的便利，我们电流相位的采样为电压采样的第二个周期，即若没有相位差Ia畅后Ua的角度为360º。正在现实检测中，假设我们检测到 Ubc接成了Ucb，或将Ia的输入接反，按照以上的揣度，我们同样可获得： CPU采用ATMEL的ATMEGA16-8L，此单片机工做电压范畴宽（ 位ADC；一个可编程的串行USART，具有片内振荡器的可编程看门狗按时器；两个具有预分频器和比力器功能的8 位按时器 / 计数器。显示芯片采用南京沁恒公司出产的键盘、显示公用芯片CH451S，CH451S最大能驱动8为数码管，且不需外加驱动就能间接驱动LED数码管，大大减小了印板尺寸，单片机的采用SPI模式，只需3线（片选CS、时钟CLK、数据输入DIN），因本系统未用CH451S的键盘功能，所以CH451S的DOUT引脚不消。Ubc的电压信号颠末电阻限流进入2mA/2mA的隔离变换器后分为两，一进入模仿绝对值处置电送入单片机的A/D转换口ADC0，做为电压显示信号，另一颠末零比力后进入单片机中缀口INT0；同样Ia的电流信号经5A/5mA的隔离变换器后分为两，一进入模仿绝对值处置电送入单片机的A/D转换口ADC1，做为电流显示信号，另一颠末零比力后进入单片机按时器门控端ICP引脚。 CPU的10位A/D对电压、电流的信号进行A/D转换，转换的成果一方面供显示的需要，另一方面做为过压取欠流的比力信号。我们将INT0设置为上升沿发生异步中缀，ICP设置为上升沿触发输入捕获。当INT0发生中缀时，16位计数器起头以内部恒定的频次起头计数，曲到下一中缀的发生。正在计数的同时，当TCP上有上升沿脉冲时，即将16位计数器已计得的数据放入到捕获寄放器中。当一个采样周期竣事时，计数器中得数据(N)即为外部交换信号的一个周期基数, 捕获寄放器中数据（n）电流Ia畅后电压Ubc的基数，将(n/N)*360 º即为角度，按照的道理就可判断正在统一周波中时电压超前电流仍是电流超前电压，同时还可得出超前或畅后的角度，将此数据进行查表即可获得功率因数。 为了避免对电容器组中的某一组进行屡次的投切，均衡每一组电容器的工做时间，耽误整个系统的利用寿命。我们对电容器的投切采用先投入的优先切除，先切除的优先投入的准绳，我们正在单片机的 RAM中斥地了一空间，用于记实每组电容器的投入取切除时间，然后进行排序，将已工做时间最长的做为优先切除对象，将切除时间最长的做为优先投入对象。 当三订交流的负载回电流很是小时，会发生投切振荡的现象。也就是说节制系统投入一组电容器会发生过投，切除一组电容器又会发生投入不脚，节制器就会发生反复的投切现象。为避免此想象的发生，我们设置了欠电流锁定，当电流值小于此数值时，系统将遏制对电容器的投切动做，维持已投入的电容器工做。 正在工做过程中，若采样到的电压数据大于设定的过压值时，节制器将逐渐切除已投入的电容器，若发觉跨越设定的值的 功率因数从动弥补节制仪中，经测试运转，系统工做不变、各项目标达到了国度尺度的要求，现已初步投放市场。
