一種基于單片機的低壓無功補償系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種無功補償系統(tǒng)，具體是一種穩(wěn)定性好、精度高的低壓無功補償系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]低壓無功補償是工業(yè)生產(chǎn)中一項重要的電能補償措施，目前低壓無功補償裝置多采用MCU作為主處理器，通過A/D采樣電網(wǎng)的電壓、電流參數(shù)，實時計算電網(wǎng)的無功功率、無功電流或功率因數(shù)，根據(jù)相應的控制策略來控制電容器組的投切，實現(xiàn)對電網(wǎng)的無功補償。這類控制器由于A/D采樣精度不高，計算量較大，對CPU計算性能要求高，軟硬件設計復雜且難度大，無功補償精度低，系統(tǒng)響應時間比較長等缺點，已經(jīng)很難滿足現(xiàn)在的工業(yè)生產(chǎn)需求。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的在于提供穩(wěn)定性好、精度高的低壓無功補償系統(tǒng)，以解決上述【背景技術】中提出的問題。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術方案:
[0005]一種基于單片機的低壓無功補償系統(tǒng)，包括單片機、采樣電路、三相電能計量電路、電源模塊和控制輸出電路；所述單片機分別連接電源模塊、三相電能計量模塊、過零觸發(fā)模塊、控制輸出電路和外圍部件，所述三相電能計量電路還分別連接晶振和采樣電路，所述電源模塊還分別連接控制輸出電路和采樣電路，所述過零觸發(fā)模塊還連接切換開關；
[0006]所述采樣電路包括電流采樣電路和電壓采樣電路，電壓采樣電路包括變壓器Tl、電位器RPl和電位器RP2，電位器RPl的固定端連接電位器RPl的滑動端和電阻R1，電阻Rl的另一端連接輸入電壓Ua+，電位器RPl的另一個固定端連接變壓器Tl的初級端，變壓器Tl的初級端的另一端連接電位器RP2的固定端，電位器RP2的另一個固定端連接電位器RP2的滑動端和電阻R2，電阻R2的另一端連接輸入電壓Ua-，變壓器Tl的次級端連接電阻R3和電阻R4，電阻R3的另一端連接電阻R5和變壓器Tl的次級端的另一端，電阻R4的另一端連接電阻R6和電容Cl，電阻R5的另一端連接電阻R7和電容C2，電容Cl的另一端連接電容C2的另一端并接地，電阻R6的另一端連接電阻R7的另一端和輸出OUTl ;電流采樣電路包括變壓器T2、電容C3和電容C4，變壓器T2的初級端連接輸入電流Ia+，變壓器T2的初級端的另一端連接輸入電流Ia-，變壓器T2的次級端連接電阻R8，變壓器T2的初級端的另一端連接電阻R10，電阻R8的另一端連接電阻R9和電容C3，電阻RlO的另一端連接電阻Rll和電容C4，電容C3的另一端連接電容C4的另一端并接地，電阻R9的另一端連接電阻Rll的另一端和輸出0UT2。
[0007]作為本實用新型的優(yōu)選方案:所述三相電能計量電路的主核心部件是ATT7022B型集成電路芯片。
[0008]作為本實用新型的優(yōu)選方案:所述外圍部件包括鍵盤、IXD顯示屏和通信模塊。
[0009]作為本實用新型的優(yōu)選方案:所述單片機的型號為ATmega8515。
[0010]作為本實用新型的優(yōu)選方案:所述電源模塊分別輸出5V、12V和24V直流電。
[0011]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是:系統(tǒng)選用ATT7022A電能計量芯片搭配8位單片機ATmega8515的設計方案，可以完成對電網(wǎng)運行參數(shù)及時精確地測量，實現(xiàn)自動無功補償，同時減少了主控制器的運算量，加快了系統(tǒng)響應速度，降低了對單片機的要求，增加了系統(tǒng)的集成度，節(jié)約了制作成本，并且使無功補償系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。
【附圖說明】
[0012]圖1為基于單片機的低壓無功補償系統(tǒng)的結構框圖；
[0013]圖2為電壓采樣電路的電路圖；
[0014]圖3為電流采樣電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0015]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0016]請參閱圖1~3，本實用新型實施例中，一種基于單片機的低壓無功補償系統(tǒng)，包括單片機、采樣電路、三相電能計量電路、電源模塊和控制輸出電路；單片機分別連接電源模塊、三相電能計量模塊、過零觸發(fā)模塊、控制輸出電路和外圍部件，三相電能計量電路還分別連接晶振和采樣電路，電源模塊還分別連接控制輸出電路和采樣電路，過零觸發(fā)模塊還連接切換開關；
[0017]采樣電路包括電流采樣電路和電壓采樣電路，電壓采樣電路包括變壓器Tl、電位器RPl和電位器RP2，電位器RPl的固定端連接電位器RPl的滑動端和電阻R1，電阻Rl的另一端連接輸入電壓Ua+，電位器RPl的另一個固定端連接變壓器Tl的初級端，變壓器Tl的初級端的另一端連接電位器RP2的固定端，電位器RP2的另一個固定端連接電位器RP2的滑動端和電阻R2，電阻R2的另一端連接輸入電壓Ua-，變壓器Tl的次級端連接電阻R3和電阻R4，電阻R3的另一端連接電阻R5和變壓器Tl的次級端的另一端，電阻R4的另一端連接電阻R6和電容Cl，電阻R5的另一端連接電阻R7和電容C2，電容Cl的另一端連接電容C2的另一端并接地，電阻R6的另一端連接電阻R7的另一端和輸出OUTl ;電流采樣電路包括變壓器T2、電容C3和電容C4，變壓器T2的初級端連接輸入電流Ia+，變壓器T2的初級端的另一端連接輸入電流Ia-，變壓器T2的次級端連接電阻R8，變壓器T2的初級端的另一端連接電阻R10，電阻R8的另一端連接電阻R9和電容C3，電阻RlO的另一端連接電阻Rll和電容C4，電容C3的另一端連接電容C4的另一端并接地，電阻R9的另一端連接電阻Rll的另一端和輸出0UT2。
[0018]三相電能計量電路的主核心部件是ATT7022B型集成電路芯片。
[0019]外圍部件包括鍵盤、IXD顯不屏和通彳目板塊。
[0020]單片機的型號為ATmega8515。
[0021]電源模塊可分別輸出5V、12V和24V直流電。
[0022]本實用新型的工作原理是:電壓采樣電路和電流采樣電路分別連接電網(wǎng)，將采集到的電壓和電流信號輸送給三相電能計量芯片ATT7022B，三相電能計量芯片ATT7022B主要是將從電壓、電流采樣電路送來的數(shù)據(jù)進行數(shù)字高通濾波和移項濾波或相位校正進行計算，得到需要的參數(shù)量，包括電壓與電流有效值、功率、頻率、相位角等參數(shù)，并通過SPI 口將參數(shù)傳給單片機ATmega8515，單片機ATmega8515通過對芯片ATT7022的測量結果分析、判斷，決定是否進行無功補償，即電容器的投切，系統(tǒng)直接采取以無功功率為主要的判斷依據(jù)，根據(jù)三相電源每相所缺的無功容量來確定該相投入電容數(shù)量，根據(jù)電網(wǎng)富余無功來切除電容，系統(tǒng)通過切換開關來改變投入電容數(shù)量，并具有當出現(xiàn)電壓過壓、欠壓、缺相或諧波越限等情況，電容切除的功能。同時選擇無觸點過零投切、三相共補和單相分補來提高系統(tǒng)補償?shù)目煽啃院途?。在運行中既能保證線路系統(tǒng)穩(wěn)定，無振蕩現(xiàn)象出現(xiàn)，又能兼顧補償效果，將補償裝置的效果發(fā)揮到最佳。
【主權項】
1.一種基于單片機的低壓無功補償系統(tǒng)，包括單片機、采樣電路、三相電能計量電路、電源模塊和控制輸出電路；其特征在于，所述單片機分別連接電源模塊、三相電能計量模塊、過零觸發(fā)模塊、控制輸出電路和外圍部件，所述三相電能計量電路還分別連接晶振和采樣電路，所述電源模塊還分別連接控制輸出電路和采樣電路，所述過零觸發(fā)模塊還連接切換開關；所述采樣電路包括電流采樣電路和電壓采樣電路，電壓采樣電路包括變壓器Tl、電位器RPl和電位器RP2，電位器RPl的固定端連接電位器RPl的滑動端和電阻R1，電阻Rl的另一端連接輸入電壓Ua+，電位器RPl的另一個固定端連接變壓器Tl的初級端，變壓器Tl的初級端的另一端連接電位器RP2的固定端，電位器RP2的另一個固定端連接電位器RP2的滑動端和電阻R2，電阻R2的另一端連接輸入電壓Ua-，變壓器Tl的次級端連接電阻R3和電阻R4，電阻R3的另一端連接電阻R5和變壓器Tl的次級端的另一端，電阻R4的另一端連接電阻R6和電容Cl，電阻R5的另一端連接電阻R7和電容C2，電容Cl的另一端連接電容C2的另一端并接地，電阻R6的另一端連接電阻R7的另一端和輸出OUTl ;電流采樣電路包括變壓器T2、電容C3和電容C4，變壓器T2的初級端連接輸入電流Ia+，變壓器T2的初級端的另一端連接輸入電流Ia-，變壓器T2的次級端連接電阻R8，變壓器T2的初級端的另一端連接電阻R10，電阻R8的另一端連接電阻R9和電容C3，電阻RlO的另一端連接電阻Rll和電容C4，電容C3的另一端連接電容C4的另一端并接地，電阻R9的另一端連接電阻Rll的另一端和輸出0UT2，三相電源A、B、C三相的采集電路為相同結構。2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于單片機的低壓無功補償系統(tǒng)，其特征在于，所述三相電能計量電路的主核心部件是ATT7022B型集成電路芯片。3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于單片機的低壓無功補償系統(tǒng)，其特征在于，所述外圍部件包括鍵盤、IXD顯示屏和通信模塊。4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于單片機的低壓無功補償系統(tǒng)，其特征在于，所述單片機的型號為ATmega8515。5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于單片機的低壓無功補償系統(tǒng)，其特征在于，所述電源模塊分別輸出5V、12V和24V直流電。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于單片機的低壓無功補償系統(tǒng)，包括單片機、采樣電路、三相電能計量電路、電源模塊和控制輸出電路；單片機分別連接電源模塊、三相電能計量模塊、過零觸發(fā)模塊、控制輸出電路和外圍部件，三相電能計量電路還分別連接晶振和采樣電路，電源模塊還分別連接控制輸出電路和采樣電路，過零觸發(fā)模塊還連接切換開關。本實用新型系統(tǒng)可以完成對電網(wǎng)運行參數(shù)及時精確地測量，實現(xiàn)自動無功補償，同時減少了主控制器的運算量，加快了系統(tǒng)響應速度，降低了對單片機的要求，增加了系統(tǒng)的集成度，節(jié)約了制作成本，并且使無功補償系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。
【IPC分類】H02J3/18
【公開號】CN204720993
【申請?zhí)枴緾N201520414454
【發(fā)明人】陳本明, 陳燦燦
【申請人】南安日科電子有限公司
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年6月16日