基于AT89C51的低压无功功率补偿器的设计

基于单片机控制的低压无功补偿装置的设计
行娟娟
【期刊名称】《山西电子技术》
【年(卷),期】2010(000)003
【摘要】通过对低压端无功补偿问题的分析,结合传统补偿方式的优点,并针对我校部分教学楼供电系统功率因数较低的问题,提出了采用单片机控制的无功补偿改造方案,实施补偿后该系统运行情况良好.
【总页数】2页(P37-38)
【作者】行娟娟
【作者单位】西安外事学院,陕西,西安,710077
【正文语种】中文
【中图分类】TM761.1
【相关文献】
1.基于单片机控制的智能动态无功补偿装置设计 [J], 陈玉燕;范国伟;刘一帆;曹治敏
2.基于控制器局域网的模块化低压无功补偿装置 [J], 王飞;米增强
3.基于单片机的低压无功补偿装置 SVG 研究 [J], 肖惠文
4.基于模块化设计的易维护型低压无功补偿装置 [J], 高兵;张正晓
5.基于STC89 C52单片机控制的家庭无功功率智能补偿装置 [J], 周灵锋; 李全峰; 贾港华; 裴毅; 刘翰宇; 韩阳
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6 | 电子制作 2019年04月接入输电线路来完成。

输电线路按其结构分为架空输电线路和地下线路两种。

其中前者在搭建和维修时相对方便，价格比较低廉，所以应用较广。

但却容易受到外界天气的影响，而引起线路故障发生，同时也增加了安全隐患的出现。

由于电力系统不断地发展，研究新的线路参数测量方法，目地就是得到更加可靠的线路参数，从而保证电力系统工作的更加安全和稳定。

1 系统结构与功能系统由监控主站和多个数据采集终端组成。

同时公用移动通信网（GPRS）可以传送主站与终端间的数据。

将温度传感器、泄露电流和分步电压传感器和报警电路三者所接收到的信息全部传送至数据采集终端。

并由AT89C51单片机做数据的对比和分析，每个功能部件均由电源模块来供给电能。

所有数据均由GPRS 通信模块传送回上位机。

图1 系统结构框图2 数据采集部分设计■2.1 漏电电流和分布电压的采集通过引入了一个采样电阻的方法得到采样的电压，选取了两个不同阻值的采样电阻分别进行采样。

经过采样电阻后信号通过由运算放大器构成的缓冲输出级，同时也可以对信 ■2.2 温度控制系统本设计采用多回路控制系统，相比单回路控制系统而言更为复杂。

一般组成为测量值较多，调节器也较多。

或者是测量的数据值多但有单个调节器、单个解耦器及单个补偿器，这些器件构成多个测量回路，称为多回路控制系统。

温度串级是解决温度控制的有效方法之一，具体如图3图2 泄露电流采集电路图www�ele169�com | 7电子科技所示。

图3 串级控制参数结构图热水温度控制及冷却后温度分别由由θ1、θ2分别表示，控制器部分由两部份组成，在图中分别由θC1和θC2表示，为了测定温度，其专用传感器为连接控制器的θT 表示，并且为两回路两个传感器。

另一参数θ1r 为预计调节的设定温度。

为了清晰表述这种控制系统的作用，做如下框图描述。

温度串级控制的实现目标为，根据测量的热水温度值θ1，与预期的值相比较，并根据与θ1r 的差值来重新计算并改变给定值的θ2r 的具体值 ，以上为串级温度控制的基本实现过程。

基于单片机控制的低压无功补偿装置的设计基于单片机控制的低压无功补偿装置的设计1. 概述低压无功补偿装置是一种用于提高电力系统功率因数的设备。

它能够通过校正电流的相位角，减少系统中的无功功率损耗，并优化电力系统的运行效率。

本文将围绕基于单片机控制的低压无功补偿装置的设计展开讨论，分析其原理和功能。

2. 基本原理低压无功补偿装置基于单片机控制的设计，可以更加高效地实现对电力系统的无功功率补偿。

其设计原理主要包括以下几个方面：2.1 电压检测与分析装置通过电压检测模块实时监测电力系统的供电电压。

单片机可以对电压进行采样和分析，并及时调整无功补偿电容器的电流，以实现电力系统的无功功率补偿。

2.2 电流检测与分析通过电流检测模块，装置能够实时检测电力系统的负载电流。

单片机通过分析电流的相位角和大小，确定电力系统的无功功率需求，并相应地控制无功补偿电容器的接入和断开。

2.3 触发控制基于单片机控制的低压无功补偿装置可以通过触发器模块实现对无功补偿电容器的接入和断开控制。

根据电压和电流的检测结果，单片机根据预设的设定值，触发相应的继电器控制信号，实现无功补偿电容器的动态调整。

3. 功能与特点基于单片机控制的低压无功补偿装置具有以下功能与特点：3.1 自动补偿装置能够根据电力系统的功率因数需求，自动调整无功补偿电容器的接入和断开状态，实现动态的无功功率补偿。

这样可以保持电力系统的功率因数在一个较高的水平，减少电网的无功损耗。

3.2 精确控制基于单片机控制的设计，可以实现对无功补偿电容器的精确控制。

单片机通过对电压和电流的采样和分析，可以根据实际需求进行精确的补偿控制，提高补偿装置的效率和响应速度。

3.3 保护功能装置具有过压、欠压、过流等保护功能，可以在异常情况下及时切断无功补偿电容器的接入，以保护设备和电力系统的安全运行。

单片机可以实时监测系统的工作状态，并做出相应的保护措施。

4. 设计步骤与流程基于单片机控制的低压无功补偿装置的设计步骤主要包括：4.1 系统需求分析与规划根据电力系统的特点和需求，确定装置所需的功率等级、电流容量和补偿能力等。

低压动态无功功率补偿装置方案设计与实现方法1 无功功率补偿原理与实现方法为提高供电设备效率，减少供电线路电能损失，国内外自上世纪50 年代初就开始进行无功功率补偿装置的研究工作，其方法主要有两种：一种是在电网上并联电容器，通过提高电网的功率因数达到减少线路电压损耗，提高供电设备利用率的目的;另外一种是在电网上并入同步电动机，通过改变同步电动机励磁电流的方法来改变电路负载特性。

其中前一种方法适用于居民、商业及小型工厂的低压供电系统，而后一种方法适用于大型工厂中的无功功率补偿。

在实际应用中，由于电路特性是随时变化的，为了达到较好的补偿效果，就必须动态跟踪电路特性的变化，实时监测电路中U 与I 的相位差角，根据角的大小决定并联电容器的值。

基本的功率因数cosφ补偿电路如图1 所示。

电路中的K1～Kn在自动动态补偿装置中可采用双向可控硅，在电路工作时，一般保证cosφ< 0.95，避免电路出现谐振现象，损坏电网供电设备和用电器。

具体的方法是通过对电压U和电流I的相位检测来判断是否并入补偿电容器，并入几个，这些都是通过控制装置自动完成的，这就是动态无功功率补偿装置的工作原理。

2 现有补偿装置存在的问题及解决方法上面所述的方法只局限于某一段电路，并没有从整个电力网的角度来分析。

为了弥补这一缺陷，就有必要对整个供电系统中的各段电路功率因数补偿装置进行集中调控，使整个系统处于协调工作状态。

由于现有的动态功率因数补偿装置还没有实现整网连调，所以，有必要增加动态功率因数补偿装置的数据通讯功能，将其工作状态及相关的电流、电压、功率因数、工作温度、环境状态等参数发送到总调室，总调室中的主控微机则根据前端工作状态实时调整控制参数达到整网均衡运行的目的。

另外，在分析补偿过程中所提到的电容器，是按理想电容器来分析计算的，实际的电容器可等效为电阻R与电容器C并联电路，如图2所示，电路的矢量图如图3所示。

由矢量图可列（式1）式中：tgδ———为介质损耗系数；δ———为介质损耗角由式可见：电阻R 减小，电容器介质损耗增加，电容器发热，电解液易枯竭使电容量减小，补偿不足。

基于AT89C52的抽油机自动无功补偿装置摘要:本文针对抽油机井负荷大功率因数低的问题进行了分析,采用自动无功补偿提高其功率因数。

自动无功补偿装置采用了控制核心器件采用AT89C52单片机,它与Intel51系列单片机完全兼容。

电容器的投/切采用双向可控硅大功率固态继电器SSR-60-DA-H控制。

在软件算法方面采用了九区功率控制图原理进行投切,为了防止频繁切换继电器,只有当无功功率小于某一值时才进行切换。

主题词:油田电网抽油机无功补偿单片机前言萨南油田已经进入中后期开采阶段,油田配电网络也随之不断发展完善。

但由于受油田多年来所形成的开发机制所限,不可避免地带来了许多问题,配电网络无功补偿不够理想就是一个比较典型的问题,配电网络功率因数较低,网络损耗大是一个有待于解决的问题。

为了适应油田生产的需要,从节能降耗的目的出发,应加强无功补偿,积极推广新技术,以提高油田配电网络的效率,达到配电网络优化运行的目的。

一、油田电网现状目前,萨南油田配电网络无功补偿主要采取以下几种方式:(1)在各供电变电站的6kV母线上安装并联电容器进行集中补偿。

(2)对机采系统供电的6kV 线路进行无功分散补偿。

二、自动无功补偿装置的提出在油田生产中.抽油机的耗电量约占用电量的三分之一以上,其自然功率因数在0.4以下。

并且,抽油机配套电动机的功率都留有较大的功率裕度,以避免抽油机出现“卡死”现象。

这样往往导致抽油机的配套电动机功率为37kW(8极电机),而其平均负载只有十几个千瓦的现象。

大量现场测试数据表明:抽油机驱动电动机的平均负载率不足3O% ,轻载现象是非常普遍的。

功率因数低下.使得系统供电线路有功损耗增大,供电系统电压损失增大,对电力系统有极不良的影响。

而《全国供用电规则》规定,用户的功率因数须达到0.85～0.90以上。

为了改善油田配电网络中的运行状态.应该采取有效措施,降低电网传输的无功功率。

三、自动无功补偿装置的硬件结构和工作原理1、无功自动补偿装置原的硬件部分共由五部分组成:①控制核心器件采用ATMEL公司的AT89C52单片机,AT89C52单片机是ATMEL公司的产品,它与Intel51系列单片机完全兼容。

本科生毕业设计（论文）( 2011届 )题目：信号发生器的制作专业：电子信息工程学生姓名：学号：指导教师：职称：合作导师：职称：完成时间：2011 年 3 月 29 日成绩：本科毕业设计(论文)正文目录摘要 (1)英文摘要 (1)1 引言 (1)1.1 选题背景和意义 (1)1.2 国内外研究现状、发展动态 (2)1.2.1 信号发生器的发展历史 (2)1.2.2 信号发生器的发展特点 (2)2 总体设计方案 (3)2.1 设计思想 (3)2.1.1 设计内容及要求 (3)2.1.2 方案选择与论证 (3)2.2 方案的结构模块划分 (4)2.2.1 各功能模块介绍 (4)3 硬件电路的设计 (5)3.1 主控电路及主控芯片的选择 (5)3.2 时钟电路设计 (8)3.3 复位电路的设计 (8)3.3.1 复位功能 (9)3.3.2 复位后的状态 (9)3.4 最小应用系统的设计 (10)3.5 按键电路设计 (11)3.5.1 人机交互接口的设计 (11)3.5.2 键盘设计需要解决的几个问题 (11)3.5.3 按键的确认 (11)3.5.4 重键与连击的处理 (11)3.5.5 按键防抖动技术 (11)3.6 LCD显示模块的设计 (13)3.7 D/A 转化电路和I/V电路的设计 (13)3.7.1 DAC0832管脚功能介绍 (14)3.7.2 D/A转换器的性能指标： (15)3.7.3 I/V 转换电路 (15)4 软件设计 (16)4.1 主程序 (16)4.2 定时器0服务程序 (17)4.3 外部中断服务程序 (18)4.4 LCD液晶显示程序 (19)5 软硬件联合调试结果 (19)6 结束语 (21)7 参考文献 (21)附录1 (22)附录2 (22)信号发生器的制作电子信息工程专业指导老师：）摘要：在科学研究、工程教育及生产实践中,常常需要用到低频信号发生器。

信号发生器是一种常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。

基于AT89C51的低压无功功率补偿器的设计摘要：在各个电力系统中，功率因数都是一个非常重要指标。

关系到系统的正常运行，设备的运转，在现在能源越发匮乏的情况下，节能成为一个非常重要的课题，提高功率因数就意味着可以节省更多的能源。

文章所系统的出发点就节能，以现在技术已经很成熟的A T89C51单片机为基础，配合相应的相位差检测技术，通过自动的投切实现等电压输入，而不影响电流。

该系统响应速度快，操作简单，可以广泛应用于各个电气行业。

关键词：AT89C51；功率因数；补偿器；电容器一般来说，供电部门一般要求用户的月平均功率因素达到0.9以上。

而用户的用电设备功率因素一般较低，很难满足要求，这就要求我们想办法提高功率因素，装设无功功率补偿设备，补偿电容器的投切方式分为手动和自动2种，本系统为自动投切方式。

1 系统设计概述无功功率补偿一般采用并联电容器补偿方式，为尽量减少线路损耗和电压损失，宜就地平衡补偿，即低压部分的无功功率宜由低压电容器补偿。

本设计主要应用单片机技术，实现对低压电力系统的检测，然后依据检测所得数据进行分析，控制电容器的投切，从而实现对电力系统的功率因数的补偿。

无功补偿控制器是本设计的核心部分，它根据检测的功率因数分析计算,然后按照设定的程序进行电容器的投入或者切除,从而达到对整个系统无功功率的补偿，实现功率因素的提高。

2 功率因数补偿系统的设计2.1 无功功率补偿器设计的总体框图图1是该设计的系统框图，A T89C51是本系统的处理核心，实现数据处理、输入、输出控制等功能。

系统包括检测部分、计算和处理部分、显示部分以及通讯部分组成。

首先我们通过计数器8031得出系统的功率因数的大小，再通过比较器将得出的功率因素与设定的功率因素进行比较，计算出所需补偿的无功功率，然后通过控制系统自动投切电容组。

对于三相功率因数显示电路，可以考虑用LED数码管。

投切电容电路中用过零固态继电器来作为控制开关来实现柔性投切；还接上RS-232C接口，与上位机传递系统通讯，实时交换信息。

本科生毕业设计（论文）题目：一低圧无功补偿器设计 ________ 学生姓名：系另专业年级:指导教师:本课题研究以低压电网无功补偿改造为背景，研制了一种低压无功功率补偿控制器。

作为一种非实时的无功补偿装置，该装置以定时的电网监测数据为依据，以城镇低压网（220V）的无功补偿为对象。

本文主要研究了无功补偿对电网性能的改善，以及控制器的软硬件的配置。

系统采用AT89C51单片机，该单片机是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能的CMOS 8位单片机，具有运算速度高，实时性好的特点；软件则使用汇编语言进行编译；人机操作界面采用LCD显示，显示效果较好；A/D转换采用ADC 0809，是一款比较实用的A/D转换装置。

该装置可跟踪电网无功功率的变化并自动补偿，实现了无功补偿装置的优化运行，具有体积小、原理简单、智能投切等优点。

关键词：无功补偿；单片机；低电压AbstractWhat this article studies is based on the alteration of reactive power compensation of low voltage, the n desig n an equipme nt for reactive power compe nsatio n of low voltage. As a kind of reactive power compensation, this equipment is basis on the electrical network monitor data ,and provides reactive power for city low voltage power grids. This thesis has discussed the importanee of the reactive power compensation for the power grids ,and in troduded the hardware and software of the con troller.This device's hardware core is AT89C51 SCM , which has many merits such as high operating speed. This monolithic integrated circuit is the low voltage which American ATMEL Corporati on produces, a high performa nee CMOS 8 mono lithic in tegrated circuits;The software uses the assembly Ianguage to carry on the translation;The man-mach ine operati on con tact surface uses the LCD dem on stratio n, the dem on strati on effect is quite good; A/D tran sformatio n uses ADC0809 , it is a sect ion of quite practical A/D switching device. This equipment may track the electrical network reactive power the cha nge and the automatic compe nsati on, and this in stallme nt has the volume to be small, the precisi on is high, the price compared to the higher merit.Key Words: Reactive power compensation; SCM(Single Chip Micyoco);Low voltage摘要 (1)ABSTRACT 0目录 0第一章绪论 (1)1. 1 研究背景 (1)1. 2无功补偿装置的发展状况 (2)1. 3 本课题主要研究的内容 (4)第二章无功补偿的原理 (5)2. 1无功补偿的原理 (6)2. 2低压电网中的几种无功补偿的方式 (9)2. 3 确定补偿容量的几种方法 (10)2. 3. 1从提高功率因数需要确定补偿容量 (10)2. 3. 2从降低线路有功损耗需要来确定补偿容量 (10)2. ...............................................................................................................3. 3从提高运行电压需要来确定补偿容量 (10)2. 4 本章小结 (11)第三章硬件设计 (12)3. 1 无功补偿装置的技术要求 (12)3. .................................................................................................................... 1. 1补偿控制应符合技术条件： (12)3. 1. 2测量精度 (12)3. 1. 3控制器原理 (12)3. 2硬件介绍 (13)3. 2. 1 CPU (13)3. 2. 2 A/D转换器选型 (15)3. 2. 3看门狗 (17)3. 2. 4 LCD 显示 (19)3. 3 模拟信号调理电路 (20)3. 3. 1互感器信号转换及电流一电压转换电路 (20)3. 3. 2电压、电流采样及信号处理电路 (22)3. 4输出控制电路 (23)3. 5 本章小结 (24)第四章软件设计 (25)4. 1投切原则 (25)4. 2功率因数计算 (26)4. 3 本章小结 (28)第五章总结与展望 (29)参考文献 (30)致谢 (31)附录1:硬件结构图 ...................................... •错误！未定义书签。