一种由AT89C2051单片微机实现的功率因数补偿装置.doc

一种由AT89C2051单片微机实现的功率因数补偿装置 摘　要：介绍一种用于电力配电系统的旨在提高功率因数的智能型功 率因数补偿装置，以AT89C2051 单片微机为核心，自动完成电力供电线路的参数测定、运算 及功率因数自动补偿控制。提出以可控硅全控桥作为执行部件，实现无级平滑容性补 偿的方案，一改传统的机械触点式多组开关进行电容器分组切换投入进行补偿的方法，具有 一定的实用性。关键词：单片微机；智能化；功率因数补偿；无级平滑调节 A New Type Device of Power-Factor Compensation Based on AT89C2051 Single Chip Micro-Computer Abstract：In this paper, an intelligent device of power-fac tor compensation for improving power-factor in the electrical power distributing system is introduced. The practical device based on AT89C2051 single chip micro -computer has a serious of automatic functions, such as :the measurement and cal culation of the parameter of electrical power on line as well as the control of power-factor compensation. The scheme of stepless control and capacity compensat ion proposed by the paper can be realized by the thyrstor convertor as executive parts in the system, which can replace the traditional compensation method that capacitor cells is switched by switches of mechanic contact.Key words：single chip micro-computer;intelligent;power-fa ctor compensation ;stepless control▲ 1　引言　　在电力供电系统中，功率因数的提高是一项重要的技术工作，直接关系到输电线路的电 能损耗、供电的经济性、供电质量。功率因数的补偿措施一直为人们所重视。研制高性能的 功率因数补偿装置具有实际的社会、经济效益。 2　功率因数补偿原理　　由电工学中知道，在交流输电线路中，由于负载特性的影响，电路中相电压、相电流之 间存在相位差，其角度大小取决于负载所呈现的感性或容性的程度。若以φ表示相位差， 则： 　　(1) 式中：R为负载电阻，XL为负载感抗，Xc为负载容抗。　　负载中消耗的有功功率为P： 　　(2) 由(1)式可得： P=UIcosφ　　(3) 　　式中：U、I分别为电力线路中母线上的相电压和相电流的有效值，若令S=UI，称S为视 在功率（其中包含有功功率和无功功率），则(3)式写作： P=Scosφ 则： 　　称cosφ为功率因数，在???力系统中要设法减小相位差φ，提高cosφ值，称 为提高功率因数，以降低无功功率，减少电能损失。由(1)式看出，若能使(XL-Xc)为零， 则φ值为最小，功率因数最高，就是说如能使感抗和容抗最大限度地相互抵消，则线路中功 率因数为最高。由容抗抵消感抗(反之亦然)从而减小φ的方法称为功率因数补偿。 　　在厂矿企业中，通常使用的负载感性份量较大，如交流电动机、交流电磁铁、电磁阀线 圈等，因此造成输电线路功率因数不高，若不进行补偿，势必使无功功率增大，造成电能浪 费。采用补偿措施即是在用户供电变压器的出口母线上并接电容器以抵消感性负载影响，从 而提高功率因数。因用户负载是随时变化的，所以功率因数的补偿也应是动态的，即电容量 的投入多少是根据负载的变化而变化的。 3　硬件电路设计　　传统的硬件电子电路构成的功率因数自动补偿装置往往表现为可靠性差、不具备智能运 算、精度不高、有级切换、开关动作频繁、触点易被电弧烧蚀、不能连续平滑调节，因而功 率因数补偿效果不理想。随着微电脑技术的发展，智能型功率因数补偿装置是发展方向。本 文讨论以AT89C2051单片微机构成的智能型功率因数补偿装置，完成在线测试，智能运 算，跟踪调节，在线显示φ、cos