无功补偿装置的设计(7)

河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书

U0通过与门加到8254的计数器0的门控信号GATE0上，当GATE0为高电平时，计数器计数；GATE0为低电平时，计数器停止计数。门控信号同时还受\的P1.2控制，P1.2为高电平时禁止计数，只有当P1.2为低电平时才允许计数，AT89S52的P3.2检测到计数结束信号后，通过总线从8254读出计数值，供单片机处理。利用单片机定时器功能测定出电源电压和电流过零点的时间差T，因为电网电压和电流的频率为工频50Hz，而一个周期对应的电角度为3600，故当T值被测定后，功率因数即可按下式计算：

Φ=0.018T

则功率因数cosΦ即可方便地求出。

3.3 投切电容电路的设计

电容器的投切控制元件采用大功率的过零型固态继电器SSR，由于该元件本身封装有过零触发模块且自行工作不需CPU控制，既满足了补偿电容无冲击电流投切的要求，同时也有效地克服了执行元件采用晶闸管控制模块所带来的控制复杂及易受干扰而产生误动作的弊端，提高了系统的可靠性。

3.3.1柔性投切电路

为了实现柔性控制，可以使用过零型故态继电器作为控制开关。单片机测控系统免不了要对工业现场的各种电气设备进行控制, 这样, 就存在一个单片机的电子电路和电气电路互相连接的问题, 一方面要使单片机的控制信号能够控制电气电路的执行元件(如电动机、电磁铁、继电器、灯泡等负载) , 另一方面, 又要为单片机的电路和电气电路提供良好的电隔离, 以保护单片机电路和人身的安全, 固态继电器(So lidState Relay, 简称SSR ) 能很好地完成这一桥梁作用。 SSR 是一种无触点功率半导体器件, 其特点是:

1. 输入控制电压低(3～14V ) , 直流或脉冲电压均能作输入控制信号, 驱动电流小, 输入控制电压与TTL、HTL、CMO S、PMO S 电平兼容。

2. 输出、输入间一般采用光电隔离, 隔离绝缘大于2kV , 符合国际电气安全标准。

3. 输出无触点、无噪声、无火化, 开关速度快。 4. 有交流、直流输出方式, 输出电压有多种规格选择。

27

河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书

5. 采用环氧树脂全灌封装, 防尘、耐湿、耐振、寿命长。 由于以上优点, SSR 在单片机测控系统中得到了广泛的应用。

根据负载电流的不同, SSR 分交流(AC SSR )和直流(DC SSR ) 2 种, 又根据触发控制形式的不同,ACSSR 又分随机导通(P 型) 和过零触发(Z 型)2 种, 由于ACSSR (Z 型) 对外的干扰非常小, 应用更广。此次设计主要用到过零型故态继电器。

如图3-8所示为过零型固态继电器在无功功率补偿电路中的工作原理，只有当单片机发出投切信号且过零检测有同步脉冲信号时，“产生触发脉冲”模块才产生触发脉冲并保持，使过零型固态继电器内部的晶闸管接通，电容平稳投入。需要切除时只要单片机发出切除信号，固态继电器在其流过的电流过零时自然关断，电容器被切除。采用过零型固态继电器能实现等电压投入，零电流切除，所以该控制器对电网冲击小。系统有电后即可打开中断过零检测，过零检测模块在A相电压正向过零时刻产生中断触发脉冲，系统进入中断服务程序。在中断程序运行过程中，对电网的电流、电压进行检测，从而计算出电网无功功率的盈缺量。系统根据盈缺量作为投入或切除补偿电容量大小的依据达到补偿无功功率的目的。

过零型固态继电器允许触发信号光电隔离过零脉冲信号产生脉冲触发过零检测电路LC

28

河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书

交流电压源VCO电容残压电容器端电压过零脉冲信号允许触发信号

图 3-8 过零型固态继电器工作原理图

图3-9是由固态继电器构成的投切电容电路，通过过零型固态继电器的控制可以达到设计要求的柔性投切。 +12VFUPZ-SSR1N+12V74LS3738个P1.5+5VQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7D0D1D2D3D4D5D6D7ACA1L1+5VPZ-SSR8CA8L8PCPCPCPCPCPCPCPC 图 3-9 由固态继电器构成的电容投切电路 3.3.2 过零投切电路与8255A的接口

如图3-10所示，投切电容器电路主要用到8255A、锁存器74LS373、过零固态继电器等元器件。

29

8255A河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书

+12V P1.5 A FU PZ-SSR1 L1 N +12V +5V PZ-SSR8 L8 +5V Q0 D0 Q1 D1 Q2 D2 Q3 D3 Q4 D4 Q5 D5 Q6 D6 Q7 D7 PC0 WR PC1 RD PC2ALE PC3 PC4 PC5 PC6 D0PC7 D7 CE 图 3-10 投切电容电路图

通过AT89S52的P1.5、P1.6、P1.7控制锁存器74LS373，进行位操作扩展，可控制24个电容器，使每相具有8级投切固定电容的级数，因为该补偿器在功率因数低于0.5时自动切除电路，高于0.9时则不需要再进行补偿，故该补偿器功率因数控制精度可小于0.05，具有较高精度。

30

河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书

3.4 三相功率因数的显示电路设计

由于AT89S52单片机的I/O口数目不够，故LED显示电路需要扩展一片8255A才能实现。如图3-11所示。

3-11功率因数显示电路图

3.5 RS-232C串行通信接口

3.5.1 RS-232C标准

RS-232C标准是美国电子工业协会（EIA）与BELL等公司一起开发的1969年公布的通信协议。它适合于数据传达室输率在0-20Kb/s范围内的通信，它具有以下特性： 1. 机械特性

RS-232C接口是单端发送，单端接收，传输线上允许一个驱动器和一个发送器。RS-232C标准接口有25条线。其中4条数据线，11条控制线，3条定时线，7条备用线未定义线。它所采用的电缆传输长度与传输的电容有关。它的最大传输路离可达30M，最大速率20Kb/s，适于相距较近设备的通信。

31

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库无功补偿装置的设计(7)在线全文阅读。