80C51单片机在无功补偿中的应用杨华引言某冶炼公司供电所，35KV进线402采用了10KV补偿电容器组，但其补偿方式是一次性的，其功率因数通常在0.95—0.99之间变化，有时出现超前现象，并且随着负荷的变化而显著变化；同时，另一条进线404由于无10KV补偿电容器组，其无功损耗较大，其功率因数通常在0.92—0.95之间变化。总的来说，由于10KV补偿电容器组的补偿无功量不够灵活，不能跟踪实际负荷补偿所需的无功量，从而功率因数波动较大，同时有控制速度慢，存在轻负荷振荡等缺点。本系统以80C51芯片为核心，充分利用片内资源，对电压、电流、相位、无功功率等参数进行检测，同时根据实际检测到的功率因数，自动投切适当容量的电容负载，对系统进行无功补偿。关键词单片机无功功率补偿：O434文献标识码：A单片机是由芯片内只有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成在复杂的且对体积要求严格的控制设备当中。早期的单片机都是4位或8位的。其中最成功的是intel的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031基础上发展出了MCS51系列单片机系统，该系列是单片机中最成功的，基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。90年代后随着电子产品的迅速发展，单片机技术得到了巨大的提高。传统的8位单片机的性能得到了飞速提高，同时也出现了高端的32位单片机，其主频已超过300MHz。而且，单片机很便宜，从几元到几十元不等。物美而价廉是单片机应用如此广泛的先决条件。一控制原理及信号检测实际上，我们只要检测出系统所需要的无功量，就可以决定电容器的投切。设系统向电网吸取无功为Q‌l,则Q‌l=3*U*I*Sinф-----(1)式中：U--------相电压I---------相电流Ф------系统功率因数角如果将Cosф提高到Cosф,则电容器应提供的无功量Qc为；Qc=3UI(Sinф-tgф*Cosф)-------(2)每组电容器在电压波动范围不大的条件先，所提供的无功量Qco是不变的，因此投（切）电容器的组数Z为：Z=[Qc/Qco]-------(3)[]表示取不超过Qc/Qco的整数由此，只要检测出系统的无功量，则可将系统的功率因数Cosф一次性地提高到我们所希望的设定范围内，提高了控制速度。由(3)可以看出，负荷过轻，虽然Cosф不在正常设定范围内，但Qc<p>要求出投切电容组Z，必须检测系统所需要的无功Qc，由（2）知，可要分别检测出及ф，则无功量Qc即可求出。下面介绍它们的检测方法：1．检测U不仅用来计算Qc，而且还用来判断电压是否过高，电压过高，切掉所有电容器。取A相电压，衰减，整流滤波送A/D转换器。I的检测方法与此类似，只是，A相电流必须变成与A相电流成正比的电压信号。U及I数字化处理只用一片A/D转换器。2．ф检测计算无功量及Cosф显示均需要ф。取A相交流电压信号U~与A相电流信号I~分别与OV比较，得到与它们同频率的方波U与I，然后将得到的这两个方波再一次比较得到一个工频周期内的ф方波，如图。将ф反相后送入80C51的INT0,低电平有效产生中断，启动定时计数器定时计数，一旦ф反相后变高，读出计数器中的数，即为ф的大小，因ф≤90，对应时间量为0----5ms。3．超前及滞后的判断由于负荷的变化，功率因数存在超前与滞后。超前与滞后由U及I来判断。在图一中我们只画出了ф滞后时的波形，现将ф超前时的波形示于图二。比较图一与图二，可以看出:滞后时，在ф的下降沿小时间延时后U为高电平，以“1”为标志；超前时，U为低电平，以“0”为标志，进入计算机。二控制器主要性能指标1．功率因数稳定区在0.95—0.995。2．电压灵敏度U大与某值强切3．定时检测4．实时显示Cosф5．手动自动并存6．快速带基础补偿循环投切三控制器硬件及外围电路本控制器硬件全部采用大规模集成电路。图三是控制器及外围电路框图。四C51系列单片机的应用单片机是世界上数量最多的计算机。单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，因此现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。大至导弹的导航装置，飞机上的各种仪表，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，小...