单片机原理及应用第7章ppt课件.ppt

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1、7.1单片机应用系统设计实例1——无功功率补偿控制器设计7.2单片机应用系统设计实例2——风力发电并网变流器控制器设计7.3单片机应用系统设计实例3——食堂售饭射频卡收费系统设计7.1.1需求分析无功功率是指在电源和负载之间进行能量交换，但是却不消耗那部分能量，比如电感负载在一定的时间内吸收能量，在另外一部分时间内释放能量，而电感并不消耗这部分能量。无功功率的存在对于电网具有很大的影响，比如增加设备容量、增加设备及线路损耗，使线路及变压器的电压降增大等。因此对于无功功率严重的公共电网，必须进行无功功率补偿。　　无功功率的补偿有很

2、多种方法，并联电容器的方法成本较低，而且补偿效果较好，是一种常用的方法。7.1单片机应用系统设计实例1—无功功率补偿控制器设计无功功率补偿控制器由单片机控制，实时检测电力系统的无功功率和电压、电流，根据系统无功功率和电压的大小投切电容器组，实现无功功率补偿。该产品具有完善的显示、控制和保护功能，可实时显示功率因数、系统电压、负载电流、无功功率、温度、谐波及电容投切状态。还可实时在线设置CT变比、投入门限、切除门限、过电压、欠电压、谐波上限、无功上/下限等参数。该控制器有12个控制输出，用在无功补偿中可控制12组电容器的投切。此外还

3、有一组继电器用作报警信号(包括电压越上限或下限，温度越上限等)，可启动外接报警器。　　无功功率补偿控制器的输出是继电器节点信号，用于控制接触器的投切，是一种有触点无功功率补偿装置的控制器。7.1.2系统设计1.系统总体设计无功功率补偿控制器能够根据监测到的电力系统的无功功率，投切相应补充容量的电容，从而补偿电力系统的无功功率。并联电容器补偿电力系统无功功率的总体结构如图7.1所示。图7.1并联电容器补偿无功功率总体结构无功功率补偿控制器应具有如下功能：控制器可自动对1～12组电容器进行循环投切。每组电容器可设定为长期接通或断

4、开。合理控制，按无功功率大小补偿无功功率，杜绝投切振荡。测量及计算相关参数，测量电路中的电压、电流值，并计算无功功率、功率因数、谐波含量等参数。根据不同用户的要求可在线设置电压PT、电流CT、电容器组投切参数、运行电压范围、动作延迟时间、报警限值等参数。过压或欠压时闭锁电容投切。设置动作延迟时间，防止频繁动作。设置每组电容器动作间隔，保护电容器免受涌流冲击。装置能有效提高功率因数，减少电网损耗。改善供电质量。可实现电流过零时刻投切电容，对系统无涌流冲击，并可对快速变化的无功负荷进行跟踪补偿，响应时间小于20ms，

5、消除电压波动，抑制电压闪变。循环投切的功能。温度测量功能，可测量并显示控制器所处的环境温度，温度越限时有报警信号输出，启动冷却风机。保护及报警功能，保护功能包括过压保护、欠压保护、谐波保护、温度保护四种保护。报警功能要求系统在过压、欠压、谐波过高及环境温度过高等情况下都会有报警显示，报警指示灯闪烁，并有报警节点信号输出。自动运行功能，即停电退出，送电后自动恢复运行。根据功能需求，系统硬件组成框图如图7.2所示，包括主控单片机、系统电路模块、键盘模块、液晶显示模块、参数测量模块、继电器驱动及输出模块、保护及报警模块等。图7

6、.2无功功率补偿控制器硬件组成框图各模块的详细设计及功能见各模块设计部分。2.各模块设计键盘模块：键盘模块主要用来向单片机输入数值，完成参数设置。为了简洁和操作方便，本控制器设计6个按键，分别为菜单键、上键、下键、左键、右键、返回键。菜单键用来进行菜单选择，上、下、左、右四个键用来选择菜单的某个选项，选定后具体设置的时候左、右键进行位选择，上、下键进行具体值的调整。返回键用来返回上一级菜单。液晶显示模块：液晶显示模块用来显示相关参数以及参数设置结果。液晶显示器在上电后，会进入实时数据显示画面，显示如下内容(其中数值均为示例)：功

7、率因数：0.9879。系统线电流：9999。母线间电压：380。系统无功功率：9999kvar。环境温度：33℃。谐波：总谐波含量，3、5、7次谐波含量。继电器状态：实时显示目前各继电器的接通状态。当按下菜单键时，进入菜单选择页面。在第一级菜单选择页面上，主要有参数设置、系数设置、报警设置、极性侦测、继电器测试五个菜单选项。通过上、下、左、右键把光标移动到相应的菜单选项上，按菜单键，则进入相关子菜单页面。　　参数设置子菜单页面主要有如下参数需要设置：无功上限：当系统感性无功功率大于此值时控制器发出投电容器组的指令。

8、无功下限：当系统容性无功功率大于此值时，控制器发出切电容器组的指令。过压值：(电容器组正常投切的电压最高值)电压超过该设定值时，尽管无功功率大于上限，也不再投入电容，此值一般为1.07UN(UN为PT二次侧值)。欠压值：(电容器正常投切的电压