单相功率因数补偿系统方法论文

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1、功率因数监测与补偿实验系统钟柏赵阳王淑娟（大连理工大学）辅导教师：庄海张颖杰15功率因数监测与补偿实验系统论文摘要:本系统以AT89S52单片机作为功率因数补偿的控制核心，通过对模拟电网中电压、电流信号的测量及对功率因数的检测实现对模拟电网的实时监控，并自动对模拟电网进行功率因数补偿。本系统采用程序判断方法，选取不同的电容组合，检测电网电压过零点时对电网进行容性补偿，实现了补偿过程中无明显电流冲击。并且采用汉字液晶显示，显示界面清晰、直观。系统的测量精度及其他指标都达到了设计要求。关键词:功率补偿固态继电器单片机Abstract:ThissystembyAT89S52mono

2、lithicintegratedcircuitaspowerfactorcompensationcontrolcore，throughtosimulatesintheelectricalnetworkthevoltage,theelectriccurrentsignalsurveyandtosimulatestheelectricalnetworktothepowerfactorexaminationrealizationthereal-timemonitoring，andautomaticallytosimulatestheelectricalnetworktocarryo

3、npowerfactorcompensation.Thissystemusestheprocedurejudgementmethod,selectsthedifferentelectriccapacitycombination,detectsnetworkatzerovoltagepowergridtocompensateforcapacitive,realizethecompensationprocessnocurrentimpact.AndthesystemusestheChinesecharacterliquidcrystaldisplay,displaysinterf

4、aceclearandintuitive.Thesystemmeasuringaccuracyandothertargetshasallmetthedesignrequirements.Keywords:ThereactivepowercompensatesSolidstaterelayMCU15一．系统总体方框图图1二.核心模块方案论证和比较1.电流信号采集图2方案一：Rogowski线圈测量其工作原理如图二所示。E(t)=Mdi(t)/dtRogowski线圈不含铁磁性材料，无磁滞效应，几乎为零的相位误差；无磁饱和现象，测量范围可从数安培到数百千安的电流；结构简单，并且和

5、被测电流之间没有直接的电路联系；响应频带宽0.1Hz-1MHz。与带铁芯的传统互感器相比，洛氏线圈具有测量范围宽，精度高，稳定可靠，响应频带宽，同时具有测量和继电保护功能，体积小、重量轻、安全且符合环保要求。方案二：小电阻采样通过小电阻在主电路中采样，得电压信号，经过放大电路后送入A/D转换，进而进入单片机测算出电流值。Rogowski线圈虽然测量精度高，但在电路中使用不方便，且与电阻采样相比，造价高，并且我们也用不到如此宽的响应频带，因此，考虑到我们的实际应用，我们选择小电阻采样的方案。电阻采样得小电压后需要放大，测量并通过单片机计算，在液晶上显示出电流的有效值。电流的采集

6、对放大电路的要求很高，必须精确度好，线性度高，才能保证其测量正确，误差小，满足要求。因此，在选择放大电路时，我们也考虑了如下两个方案。15方案一：采用uA741作为放大电路。如图3所式，uA741是运放电路中最常被使用的一种，只要外部电阻在适用范围内（1k～100k）,741都能发挥出不错的效果，并且可以通过调零得到较高的精确度：把I+、I-接地，通过调节电阻R3使输出为零，这时放大电路具有较精确的放大倍数：Au=Rg/R13+1。此放大电路结构简单，能满足一般的放大要求方案二：仪表放大器用三个普通运放组成的仪表放大器，原理如图4所式图3其放大器的放大倍数为：方案一虽然结构简

7、单，但精度没有仪表放大器高，考虑到经过后级电路的层层累计会对电流信号的测量造成较大的误差，方案一不能满足题目的要求，会对电流的测量造成较大的误差，因此我们在多次测量比较后摒弃这个方案，选择方案二。仪表放大器一致性较好，漂移低，性能更胜一筹，可以满足我们对精度的要求，并且可以采用普通运放组成，造价低，性能比方案一好。图42.电压信号采集方案一：隔离采样采用电压互感器实现对电压的测量。通过电压互感器对36V交流电压得到相应电压值，通过运放跟随送入A/D转换，单片机计算得到有效值。互感器实质上为变压器，一般变