功率因數自動調節器設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 在計數溢出的那個周期的S5P2被置位。它們的值一直到下一個周期被電路捕捉下來。然而，定時器2的標志位TF2在計數溢出的那個周期被置位，在同一個周期被電路捕捉下來。表25 中斷允許控制位符號位地址功能EA中斷允許控制位，EA=0，中斷總禁止；EA=1，各中斷由各自的控制位設定預留ET2定時器2中斷允許控制位ES串行口中斷允許控制位ET1定時器1中斷允許控制位EX1外部中斷1允許控制位ET0定時器0中斷允許控制位EX0外部中斷0允許控制位3 相位差檢測電路 功率因數測量原理分析為了測量電網功率因數值，首先進行測量原理分析。在三線電路中，我們所檢測的輸入信號為線電壓和線電流，如UCA和IB，或UBC和IA，或UAB和IC，這是它們之間的夾角θ和待測量角φ之間具有線性對用關系。、。 相角與關系為R性 相角與關系為L性 相角與關系為C性：純阻性時：φ=0，θ=90176。；感性時：φ=0～90176。，θ=90176。～180176。 純感性時：φ=90176。，θ=180176。；容性時：φ=0～90176。，θ=90176。～0176。176。 純容性時：φ=90176。，θ=0176。，θ角的大小又和UCA和IB同時為負的時間長短τ又具有線性對應關系，并且可以得出：純阻性時：θ=90176。，τ=T/4（T為電網周期時間）；感性時：θ=90176。～180176。，τ=T/4～0 純感性時：θ=180176。，τ=0；容性時：θ=90176。～0176。，τ=T/4～T/2 純容性時：θ=0176。，τ=T/2。從以上分析可以知道：只要測量出時間τ，便可以間接測量出相角φ。 R、L、C性波形圖 接口電路由以上分析可以知道，只要測出時間τ，便可以間接測量出相角φ。為了測量時間τ，而又保證測量的φ角有一定的精度。 相位差檢測接口電路由變壓器TR取得UCA線電壓信號和由電流互感器取得線電流IB信號均由檢查器轉換成相應的方波信號，電壓方波信號經G1門反相后作為測量T/2脈沖的門控脈沖加至G3門輸入端，由或非門G2得到UCA與IB同時為負的正極性方波脈沖作為測量時間τ的門控脈沖加至G4門輸入端。計數脈沖是用8051的ALE脈沖四分頻后獲得。因ALE脈沖頻率在8051執行非MOVX類指令時是穩定的，且為1/6晶振頻率，用8051內部定時器/計數器T0和T1對G3與G4門輸出脈沖進行計數。上述各點的波形及對應關系已經表示于圖8中。當UCA從正到負過零點時，對應圖8中UC（）由0變1，兩個計數器T0、T1同時開始計數；當UCA到了由負到正過零點時，UC則由1變0，計數器T0與T1同時停止計數，設T0計數器計數值為N，T1計數器計數值為n，不難得出所測的相角φ可按下式（31）計算出： φ=90=90 （31）由8051很容易完成上述計算，若進一步再完成查表程序，按φ角查正弦或余弦表，即可得功率因數cosφ。圖9中a，b，c，d，e，f各點處的波形可用雙線示波器觀看到。用兩線同時觀測c和d點波形時，應與圖8中UC和Ud的相對應關系一致，即UC和Ud的后沿是對齊的，當θ角改變時，它們的后沿始終對齊，僅Ud的前沿隨θ角大小改變，表明線電壓、線電流間信號極性配合正確。若發現UC和Ud是前沿對齊，UC后沿隨θ角而變化，則表示極性配合不正確，只要將變壓器或者電流互感器中之一反相即可糾正。 測量電路程序流程圖。程序設計時，設計成了子程序的形式，執行完成后φ角的二進制整數在31H中，小數部分在30H中，符號在33H中；00H表示阻性或感性；80H表示容性，角的十進制結果則在32H中。cosφ在34H、35H中。開始執行程序時，不論UCA處于正半周、負半周、是否過零點，均可確保是從UCA由正變負過零點時開始計數，由負變正過零點時停止計數。 測量電路程序流程圖4 三相功率因數顯示電路 LCD液晶顯示器在日常生活中，我們對液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊已作為很多電子產品的通過器件，如在計算器、萬用表、電子表及很多家用電子產品中都可以看到，顯示的主要是數字、專用符號和圖形。在單片機的人機交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發光管、LED數碼管、液晶顯示器。由于LCD顯示器在單片機系統中作為輸出器件有良好的優點，因此本設計中的顯示電路部分采用LCD進行顯示。其優點主要有以下幾點：：由于液晶顯示器的每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發光，而不像陰極射線管顯示器（CRT）那樣需要不斷刷新亮點。因此，液晶顯示器的畫質高且不會閃爍。B．數字式接口：液晶顯示器都是數字式的，和單片機系統的接口更加簡單可靠，操作更加方便。C．體積小、重量輕：液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態來達到顯示的目的，在重量上比具有相同顯示面積的傳統顯示器要輕得多。D．功耗低：相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內部的電極和驅動IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。 LCD顯示器原理液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區域進行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規模集成電路直接驅動、易于實現全彩色顯示的特點。液晶顯示器中各種圖形的顯示原理：線段的顯示：點陣圖形式液晶由MN個顯示單元組成，假設LCD顯示屏有64行，每行有128列，每8列對應1字節的8位，即每行由16字節，共168=128個點組成，屏上6416個顯示單元與顯示RAM區1024字節相對應，每一字節的內容和顯示屏上相應位置的亮暗對應。例如屏的第一行的亮暗由RAM區的000H——00FH的16字節的內容決定，當（000H）=FFH時，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長度為8個點；當（3FFH）=FFH時，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，……（00EH）=00H，（00FH）=00H時，則在屏幕的頂部顯示一條由8段亮線和8條暗線組成的虛線。這就是LCD顯示的基本原理。字符的顯示：用LCD顯示一個字符時比較復雜，因為一個字符由68或88點陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個位置對應的顯示RAM區的8字節，還要使每字節的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點亮，為“0”的不亮。這樣一來就組成某個字符。但對于內帶字符發生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據在LCD上開始顯示的行列號及每行的列數找出顯示RAM對應的地址，設立光標，在此送上該字符對應的代碼即可。 LCD參數功能及初始化此設計采用的是1602LCD字符型液晶顯示器顯示。1602LCD的主要技術參數如下：顯示容量：162個字符；芯片工作電壓：—；工作電流：()；模塊最佳工作電壓：；字符尺寸：(WH)mm。引腳功能說明：1602LCD采用標準的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表41所示：表411602引腳說明表編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數據2VDD電源正極10D3數據3VL液晶顯示偏壓11D4數據4RS數據/命令選擇12D5數據5R/W讀/寫選擇13D6數據6E使能信號14D7數據7D0數據15BLA背光燈正極8D1數據16BLK背光燈負極1602LCD的指令說明：1602液晶模塊內部的控制器共有11條控制指令，如表42所示：表42 LCD控制指令表序號指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示0000000012光標返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關控制0000001DCB5光標或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符發生存儲器地址0001字符發生存儲器地址8置數據存儲器地址001顯示數據存儲器地址9讀忙標志或地址01BF計數器地址10寫數到CGRAM10要寫的數據內容11從CGRAM讀數11讀出的數據內容1602LCD的一般初始化（復位）過程如下:延時15Ms；寫指令38H（不檢測忙信號）；延時5mS；寫指令38H（不檢測忙信號）；延時5mS；寫指令38H（不檢測忙信號）；以后每次寫指令、讀/寫數據操作均需要檢測忙信號；寫指令38H：顯示模式設置；寫指令08H：顯示關閉；寫指令01H：顯示清屏；寫指令06H：顯示光標移動設置；寫指令0CH：顯示開及光標設置。： LCD與AT89C51連接接口電路圖本設計中LCD初始化程序為：void init_lcd(void){ write_mand(0x3c)； write_mand(0x06)； write_mand(0x01)； write_mand(0x0c)；}5 電容器組及其投切控制電路 無功補償方式的選擇電容器的補償容量與采用的補償方式有關。補償方式不同，補償容量的計算公式也不相同。按電容器安裝的位置不同，低壓電網利用并聯電容器進行無功補償的方式有三種:低壓集中補償方式、分散補償方式和用戶終端就地補償方式。： 無功補償裝設方式目前國內較普遍采用的一種無功補償方式是在用戶專用變壓器的低壓母線上進行集中補償(如圖12的方式1) 。通常采用微機控制的低壓并聯電容器柜，容量在幾十至幾百干乏不等，根據用戶負荷水平的波動投入相應數量的電容器進行跟蹤補償。主要目的是提高專用變壓器用戶的功率因數，實現無功的就地平衡，對配電網和配電變壓器的降損有一定的作用，也有助于保證該用戶的電壓水平，這種補償方式的投資及維護均由專用變壓器用戶承擔。將電容器組按需求的無功容量，分別裝設在相應的母線上，或者直接與低壓干線相連，形成內部的分散補償方式(如圖12中的方式2)。由于電容器分散在各用戶旁，可以就近補償主要用電設備的無功功率。由于這部分無功功率不再通過線路向上傳送，從而使用戶上的變壓器和配電線路的無功功率損耗相應地減少，當變壓器下用戶較多，用戶配電線路分路多而且距離較遠時，補償效益最高。就地補償將電容器裝設在異步電動機或電感性用電設備附近，就地進行無功補償，也稱為單獨補償或個別補償方式(如圖12中的方式3)。這種方式既可提高為用電設備供電回路的功率因數，又能改善用電設備的電壓質量，對中、小型設備十分適用。但這種補償方式也有缺點。因為這種補償電容器組的容量只能按電動機的空載電流選擇，因而在電動機帶負荷運行時長期處于欠補償狀態，仍需由電源端向受電端輸送無功功率，配電網的無功損耗仍然存在。綜合以上三種無功功率補償方式的比較，根據分析，本設計選擇采用低壓集中補償方式。 無功補償容量及分組方式的確定由前面設定的10KV配電系統知，配電系統的總容量為2000KVA。依據補償容量計算式子計算電容器容量，計算式如51下： Q=S（） （51）由測量電路可以測出當前功率因數值，～，，補償電容器容量情況如下表51所示：表51補償容量補償前cosφ補償后cosφ=，補償電容量（單位：kvar）64861057253249044640035230024418411842根據上述計算結果和常規要求，此設計采用了10組電容器組作為投切裝置，其分組方式見表52所示。從表可以看到，容量最大的一組電容為160kvar，最小的一組10kvar，通過不同大小電容器組合可得到不同功率因素所需的不同容量