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　　關(guān)鍵詞：ADμC812單片機 無功補償 固態(tài)繼電器

　　任何輸配電設(shè)備和用電裝置都不可能是純阻性負載，因此它們必然要占用一定的無功功率。無功電流的存在使線路總電流增大，因而增大了輸配電線路的有功損耗，造成電壓下降、電能浪費、惡化了電能質(zhì)量。由于電網(wǎng)負載絕大多數(shù)呈感性，因而采用并聯(lián)電容器組，通過對并聯(lián)電容器組的投切控制來進行無功補償是一種簡單易于的措施并已得到廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)方式采用固定電容補償，但這種方式僅適用于用戶負載固定、無功需求相對穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)，不能動態(tài)跟蹤系統(tǒng)的無功功率的變化，而且還有可能和系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)振導(dǎo)致諧波放大，因而并聯(lián)固定電容的方法目前正逐漸被淘汰。隨著微機控制技術(shù)和功率半導(dǎo)體器件的發(fā)展，用微機進行實時檢測、跟蹤負荷的無功功率的變化并自動控制補償電路的投切，可以實現(xiàn)準(zhǔn)確，快速的動態(tài)無功補償，從而達到降低配電線路的線損、改善電網(wǎng)供電質(zhì)量的目的。這就是所為的靜止無功補償裝置(Static Var Compensator)，簡稱SVC。目前常用的SVC大多以接觸器作為電容器投切的執(zhí)行元件，投入時沖擊電流大，切換時會產(chǎn)生過電壓，自身觸頭易甚至熔焊，噪聲大，而且投切時間長，在控制環(huán)節(jié)上基本不能滿足分相、分級、快速及跟蹤補償?shù)囊�求。也有少量的SVC以晶閘管作為執(zhí)行元件，雖能達到快速、安全的補償效果，但由于晶閘管元件價格昂貴且控制系統(tǒng)較復(fù)雜，使得這種系統(tǒng)的可靠性差，容量產(chǎn)生誤動作。

　　本文介紹一種基于ADμC812單片機的智能無功補償控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、造價低、工作可靠、適用性強。

　　1 ADμC812單片機簡介

　　ADμC812單片機是美國AD公司新推出的具有真正意義上的完整的數(shù)據(jù)采集芯片。其組成為：一個8通道5μs轉(zhuǎn)換時間且精度自校準(zhǔn)的12位逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器、兩個12位的D/A轉(zhuǎn)換器、8KB的閃速/電擦除程序存儲器、640字節(jié)閃速/電擦除數(shù)據(jù)存儲器、80C52單片機的內(nèi)核。其它的一些重要功能模塊包括：一個看門狗定時器和電源監(jiān)控器、A/D轉(zhuǎn)換器與數(shù)據(jù)存儲器之間的DMA電路、存儲保護電路、SPI和I2C總線接口。ADμC812優(yōu)點之一是集成了一個完全可編程的、自校準(zhǔn)、高精度的模擬數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。ADμC812另一個優(yōu)點是它采用了閃速/電擦除存儲器，輔之以內(nèi)含的加載器和調(diào)試軟件，使系統(tǒng)的設(shè)計、編程、調(diào)試簡便。另外，它的靜CPU操作以及空閑和掉電方式，對于電池供電的測控設(shè)備來說都是至關(guān)重要的性能。有關(guān)ADμC812的引腳功能、控制命令格式等詳細內(nèi)容可參看參考文獻[2]。

　　2 控制器的硬件設(shè)計

　　整個系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)簡單，如圖1所示，

　　主要芯片有ADμC812、8255和ADM202，而且串行口電平轉(zhuǎn)換芯片ADM202在程序?qū)懭氩⒄{(diào)試成功后可以取掉。簡單的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計使得整個系統(tǒng)的工作可靠性的抗干擾能力均大為提高。另一方面，電容器的投切控制元件采用大功率的過零型固態(tài)繼電器SSR，由于該元件本身封裝有過零觸發(fā)模塊且自行工作不需CPU控制，既滿足了補償電容無沖擊電流投切的要求，同時也有效地克服了執(zhí)行元件采用晶閘管控制模塊所帶來的控制復(fù)雜及易受干擾而產(chǎn)生誤動作的弊端，提高了系統(tǒng)的可靠性。

　　2.1 系統(tǒng)的基本工作原理

　　控制器在上電初始化后即打開INT0中斷，檢測模塊在A相電壓正向過零時刻產(chǎn)生中斷觸發(fā)脈沖的下降沿，系統(tǒng)進入中斷。系統(tǒng)在中斷程序運動過程中測得電網(wǎng)無功電流及基波電壓的有效值，從而計算出電網(wǎng)無功功率的盈缺量。系統(tǒng)以此盈缺量并輔之以電網(wǎng)電壓作為投切判據(jù)，控制固態(tài)繼電器動作，投入或切除補償電容器，從而達到補償無功功率的目。

　　2.4 鍵盤和液晶顯示電路

　　本系統(tǒng)控制器的鍵盤采用中斷工作方式，這四個按鍵分別是“設(shè)置”、“加”、“減”和“切換”，

　　通過“與”門電路把這些低電平觸發(fā)信號合成一起輸入到ADμC812單片機的INT1端口。有鍵按下時，系統(tǒng)進入鍵盤中斷服務(wù)程序，判斷哪個鍵被按下，并執(zhí)行相應(yīng)的操作。通過按“設(shè)置”鍵可以查詢系統(tǒng)的工作狀態(tài)、電流和電壓的超限保護值、電網(wǎng)參數(shù)及系統(tǒng)的工作模式(即根據(jù)電網(wǎng)的實際情況，設(shè)置為三相共補或分相補償)等;按“切換”鍵可進行手動/自動補償切換;相應(yīng)時刻按“加”、“減”鍵可以修改電流和電壓的保護值，以及投切電容。

　　液晶顯示電路采用串行輸入的4字節(jié)數(shù)碼顯示器。在無按鍵按下時，顯示電網(wǎng)的功率因數(shù);有按鍵按下時根據(jù)其功能不同而顯示不同的數(shù)據(jù)。

　　3 控制器的軟件設(shè)計

　　控制器的軟件由Franklin C51編譯器編寫而成，軟件流程如圖5所示。系統(tǒng)上電后，首先進行初始化，對寄存器和I/O端口進行設(shè)置，然后執(zhí)行自檢程序，自檢測無誤后開放外部中斷，等待A相的正向過零中斷信號和用戶操作鍵盤的中斷信號。當(dāng)接收到過零中斷時，系統(tǒng)按一定的時序檢測無功電流和電壓值，分別計算各相無功功率的盈缺量，得到各相的應(yīng)該投切的電容量ΔC，驅(qū)動固態(tài)繼電器投切電容器，執(zhí)行完畢后退出中斷，等待下一個中斷循環(huán)。

　　系統(tǒng)在每個中斷循環(huán)內(nèi)還把測得的電流值和電壓值與設(shè)定的超限保護值進行比較，超限時報警并采取保護動作。當(dāng)接收到鍵盤中斷時，系統(tǒng)立即響應(yīng)并根據(jù)按下的鍵執(zhí)行相應(yīng)的操作，完成后退出鍵盤中斷程序。