单片机无功动态补偿控制器的设计

组件A1～A8是八路隔离、驱动电路。光电耦合器有很强的电气隔离能力，使单片机等弱电系统与强电系统之间实现电气隔离。单片机的输出口P1．0～P1．7为高电平时，光电耦合器V4～V11中的光敏管呈低阻值，使晶体管V12～V19导通和继电器KD1～KD8吸合，驱动电力移相电容器组的投运，发光二极管V28～V35发光指示：单片机的输出口P1．0～P1．7为低电平时，则继电器释放、发光二极管熄灭、电容器组退运。发光二极管V1作直流5V电源指示，V36作电网过电压指示，V37作系统稳态指示。

2　系统软件设计

单片机系统中的程序存储器D1只有写入相应的程序后，控制器才能运行，实现所要求的功能。程序可采用如图3所示的框图。

初始化程序使将要使用的数据存储器清零或者放入设定数据：置P1．0～P1．7口为”0”，使所有电容器组退运；置P3．1、P3．3口为”0”，使指示灯熄灭。

电压检测程序进行电压测量，并对每次电压测量值进行分析，找出电压过零点，记下过零点的时间。由于被测信号是正弦半波，其有效值可以用峰点值或者半波内的平均值代替（平均值比峰点值准确）。如果20～40s时间内电压持续高于正常值，则作为过电压处理。电流检测程序与电压检测程序相似。

根据电压、电流的过零点时间差得到其相位差，再通过计算或查表求得cosΦ（功率因数）和sinΦ，把电压、电流、sinΦ和系数 这四者相乘，就得到需要补偿的无功功率量，然后将此与电容器组的功率进行比较，决定是否投切电容器组。

投切电容器组要体现反时限特性，即如果偏差值较大，相应地缩短两次动作的间隔时间。

在计时、相位检测和对自复位电路输出一定频率的方波过程中，都需要一个时间基准。这可以使用8031内部定时器，在程序安排中采用中断方式。

3　结束语

采用单片机控制电路对多组电力移相电容器进行自动投切，从硬件软件两方面来提高可靠性和稳定性，大大提高了性能价格比。具有过压、低流、过补、欠补等异常情况的自动判断与处理功能；整个控制过程灵活，操作简单，能使线路功率因数控制在所需范围内，实现了实时跟踪补偿；不仅减轻了劳动强度，还大大提高了供电质量，节约了能源。

参考文献
［1］王兆安．谐波抑制和无功补偿［M］．北京：机械工业出版社，1999．
［2］赵长德．单片机原理与应用［M］．北京：机械工业出版社，1998．
［3］苏文成．无功补偿与电力电子技术［M］．北京：机械工业出版社，1987