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1 引言
智能開關(guān)是單片機(jī),傳感器和電力電子開關(guān)的結(jié)合,在電力系統(tǒng)中應(yīng)用智能開關(guān)技術(shù),不僅可以提高電力系統(tǒng)設(shè)備的使用壽命,而且能夠提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性,同時能夠一定程度的節(jié)約電能。正因?yàn)橹悄荛_關(guān)具有明顯的優(yōu)勢,所以在電力系統(tǒng)中應(yīng)用智能開關(guān)技術(shù)具有廣闊的前景。智能開關(guān)的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
以單片機(jī)作為中央控制單元,機(jī)在預(yù)先編制好的指令(即軟件程序)的驅(qū)動下,控制整個硬件電路工作,完成系統(tǒng)各項(xiàng)功能。具有當(dāng)?shù)責(zé)o線通訊口,能對下位機(jī)進(jìn)行控制;同時也具備遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)接口。鍵盤用于修改和設(shè)定定值,電壓上下限、電流上限值等;LCD用于顯示定值及各種運(yùn)行狀態(tài)。單片機(jī)獲得電壓、電流、相角值后進(jìn)行分析計算出功率因數(shù)、三相不平衡參數(shù)等,判斷是否正常。并通過周期值和設(shè)定值,控制開關(guān)的閉合與關(guān)斷。
2 實(shí)現(xiàn)通交阻直 
電路原理如上圖所示由續(xù)流二極管、電容器、復(fù)合按鈕及交流接觸器組成的并聯(lián)二極管型交流接觸器節(jié)電線路。為復(fù)合(常開常閉)按鈕,為停止按鈕。當(dāng)按下時, 電源電壓直接加到接觸器繞組上,常開觸點(diǎn)閉合自鎖,電容器充電;在松開瞬間,繞組由于電容器繼續(xù)充電仍維持吸合,同時,復(fù)位后,續(xù)流二極管便并聯(lián)于接觸器繞組兩端。此后,在交流電的正半周時二極管續(xù)流,使接觸器始終保持在吸合狀態(tài),從而實(shí)現(xiàn)了交流接觸器交流啟動、直流運(yùn)行的節(jié)電工作狀態(tài)。
該電路簡單實(shí)用、運(yùn)行可靠,適合所有采用交流接觸器的電力線路,節(jié)電效果明顯,同時還能延長交流接觸器的壽命。
3 主要數(shù)據(jù)跟蹤
三相電壓電流的測量: 采用三個交流電壓和三個電流傳感器互感器將得到信號,送給A/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行采集,由單片機(jī)對交流信號采樣、計算出電壓和電流的有效值。
溫度的測量: 采用AD590作為溫度檢測元件,其測量精度較高,它的主要特性是流過器件的電流(mA)等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度(開爾文)度數(shù)。
相位角的測量方法:將正弦信號整型為方波,再利用方波的邊沿作為中斷源觸發(fā)中斷來實(shí)現(xiàn)。
具體實(shí)現(xiàn)過程為:交流電壓和電流信號經(jīng)過運(yùn)放分別整形為方波,經(jīng)過光電隔離加以整理并去掉負(fù)半波,經(jīng)過施密特觸發(fā)器整形為TTL電平的波形。獲得了電壓和電流信號轉(zhuǎn)換來的TTL信號,來求得相位角。
整形后的電壓信號輸入AVR的外部中斷引腳,上升沿觸發(fā)中斷。單片機(jī)接收到上升沿觸發(fā)中斷后,將定時器/計數(shù)器1清零并開始計數(shù),直到下一個上升沿中斷的到來,時間間隔即為一個周期。其倒數(shù)即為頻率。
整形后的電流信號輸入AVR的輸人捕獲引腳ICP,通過單片機(jī)內(nèi)部的ICP寄存器讀取。由其值與周期值的比值,可計算出相位角,并推斷出電壓和電流之間的時間關(guān)系。
5 結(jié)語
這種基于單片機(jī)的智能開關(guān)無論從功能、適應(yīng)性、精確度等方面都能達(dá)到現(xiàn)在社會需要,對整個裝置系統(tǒng)的考慮,從技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上、穩(wěn)定性等綜合思考,以達(dá)到一個比較好的綜合指標(biāo),滿足用戶的需求。
參考文獻(xiàn)
[1]鄭學(xué)堅,等.微型計算機(jī)原理及應(yīng)用.清華大學(xué)出版社,第二版.
[2]丁元杰.單片機(jī)微機(jī)原理及應(yīng)用,第二版.機(jī)械工業(yè)出版社.
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