配电房无功补偿电容自动投切系统设计(编辑修改稿)

配电房无功补偿电容自动投切系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

数据存储器（片内）： 128B 程序存储器（片内）： 4KB 特殊功能寄存器： 21 个字符 并行 I/O 接口： P0， P1， P2， P3 定时计数器： 十六位 两个 数据存储器（片外）： 64KB 寻址空间 程序存储器： 64KB 寻址空间 特殊功能寄存器： 二十一个字节 指令： 111 条（乘法，除法 指令）在内 片内结构： 总线结构 中断源： 五个（两个优先级别） 图 33 AT89C52 外部引脚图 皖西学院本科毕业论文（设计） 第 9 页 Vcc：电源电压 GND：地 P0， P1， P2， P3 并行 I/O 接口，这几个接口都有输入以及输出的接口的作用，除了三态双向口是 P0 以外，像 P1， P2， P3 这三个接口都是作为准双向口来使用的，然而这四个口却有着不同的另外的作用。 P0 口除了作为普通的输入输出接口外，另一个作用是分时复用的接口的作用，它的组成与其余的三口类似，但较复杂点， GND 接 地， Vcc 接电源， V1 管与输出锁存器接转换开关 MUX,且接反相器的输出端接 D 端接内部总线。 CKL 端接写锁存器，两个三态缓冲器连接内部总线。 P1 口结构较 P0 口简单，输入时，与其一样。 输出时较为简单，因为 P1 口有上拉电阻。 GND 接地， Vcc 接电源，通用接口是它的唯一作用，它用到了上拉电阻，与 V1 管相接没有 MUX 转换开关， V1 管与输出锁存器接转换开关 MUX,且接反相器的输出端接 D 端接内部总线。 CKL 端接写锁存器，两个三态缓冲器连接内部总线。 它能够驱动负载。 P2 口包含了 P1 口的 MUX 转换开 关，而且又有 P1 口的上拉电阻。 GND 接地，Vcc 接电源， V1 管与输出锁存器接转换开关 MUX,且接反相器的输出端接 D 端接内部总线。 CKL 端接写锁存器，两个三态缓冲器连接内部总线。 内部上拉电阻接 V1 管， V1 管再借 MUX 转换器。 它两一个用途是高八位的地址线。 P3 口除了没有转换开关外，其余部分与 P2口相似，锁存器与两个三态双向口相接通过内部总线与锁存器 D 端相接。 第二功能是其另一个作用，闲显的尤为重要。 相位差检测模块 的设计 相位差检测 模块的设计有以 下几部分 ，如图 34 所示 ： 1. 信号的采集是通过电流互感器间接 进行 的。 由于直接采集到的线路电压和电流都比较大，不能直接进行分析和控制。 可以将采集到的线路电压 U 和电流 I 分别经过电压 /电流互感器处理后再进行分析。 为了操作方便 ， 将 电流互感器 采集的电流 I 经过 I/U 变换 电路转 变成Ui信号。 2. 在 将得到的 U 和 Ui信号分别传送到电压比较器 中 ， 可以 得到两组方波信号 181。 181。 2。 3. 将得到的 方波信号 181。 181。 2输入鉴相电路。 输出信号 181。 0，其 宽度 表明 两信号之间的相位差。 4. 将送入 181。 0计数器 8253 处理。 通过总线 AT89C52 从 8253 读出计数值， 并 处理。 皖西学院本科毕业论文（设计） 第 10 页 电 压 互感 器电 流 互感 器I / V 转换电 压 比较 器电 压 比较 器U鉴相电路计数器AIAu 图 3334 相位差检测框图 相电压、相电流输入电路 实际的输电 线路上的电压和电流都 很 大， 只能通过互感器来间接采集。 互感器分为电压互感器、电流互感器，它们的工作原理和在电路中的作用基本相同。 电压互感器可分为和电容分压式电磁感应式两大类。 电磁感应式电压互感器常用于 220kV 以下的电力系统中。 电容分压式电压互感器常用于 110kV 以上的电力系统中。 电压互感器、电流互感器 工作原理是法拉第的电磁感应原理。 此设计是对低压电力系统进行无功补偿的，因此可以采用电压等级相对较低的电感式电压互感器。 +324R1R2R5R3R4R6UUUi零线ABC 图 35 A 相电压、 A 相电流输入电路 如上图 35 所示 ， 以 A 线为例，从三相交流输电线 的 A 相取电压信号 U，从 A 相 取电流信号 I。 U 通过电压互感器 转 变换成 5V电压信号 UU， I 通过电流互感器和 I/U 转换 器 转换成同相位的电压信号 Ui。 图中的电阻 R R起分压作用。 皖西学院本科毕业论文（设计） 第 11 页 相位差的检测 为了将得到的电压信号转化为数字信号进行分析，可以先把电压和电流的 余弦 波形经过一定的方法转化为 方波信号。 可以采用 电压比较器 等电力电子器件实现。 电压比较器是组成非正弦波发生电路的基本单元。 信号可以通过 电压比较器是 进行鉴幅与比较。 此设计的 电路 中 只有一个阀值电压，故可采用过零比较器，其阀值电压 UT=0V。 电路如图 36 所示 +A uuo1 图 36 过零比较器电路 二极管限幅电路 主要作用是 限制集成运放差模输入电压并保护输入端 ，如 下 图 37 所示。 +3 9 3 图 37 电压比较器电路图 把得到的电压信号输入由 D 触发器构成的鉴相电路（如图 38）后 可以得到两信号的相位差。 皖西学院本科毕业论文（设计） 第 12 页 + 5 V+ 5 VuuUDCPQSRSD QCPR120UUAUAi 图 38 由 D 触发器构成的鉴相电路 以 A 相为例， 由互感器采集到的电压 U，电流 Ui（电流 I 经过 I/U 变换后为 Ui）加到电压比较器的输入端，电压比较器将 U 和 Ui 转变为方波信号 μ μ2， 通过鉴相电路后输出的信号 μ0的宽度表示 两 信号 μ μ2之间的相位差，如下图 39 所示。 u utu 1tuitu 2tuotooo 图 39 相位检测波形图 相位差的计算 相位差检测电路 皖西学院本科毕业论文（设计） 第 13 页 +393 DCPSRamp。 1P 1 .2+ 5 V+ 5 VDCPQSRQ+393UuUiu1u2u0A0A1G A T E 0G A T E 1G A T E 2C L K 0C L K 1C L K 2O U T 0O U T 1O U T 2D0D7CSWRRD8 2 5 3B 相C 相A L EP 2 .3≥17 4 L S 3 7 3Q1 Q01 图 310 相位差检测电路图 计数器 8253 需要 4 个接口地址， CS是片选信号。 A0 和 A1 连接到锁存器 74LS373 上 ，用来寻址 计数器 8253 芯片内部的 3 个计数器 以 及控制寄存器。 8253 的各种读写操作由 信号 CS、A0、 A1与读信号 RD 、写信号 WR 相结合来实现。 U0 通过与门 输入计数器 8253 的 计数器 0 的门控信号 GATE0 上，如果 GATE0 为高电平时， 则 计数器计数； 如果 GATE0 为低电平时， 则 计数器停止计数。 同时 AT89C52 可以通过 口控制与门来控制 门控信号， 若 为高电平时 ，禁止计数。 当 为低电平时 ，允许计数。 计数 器 8253 计数 结束后， 单片机 AT89C52 通过总线从 8253 读出计数值并 处理。 计数器 8253 的 初始化程序 ： 0 计数器地址为 0800H； 1 计数器地址为 0801H； 2 计数器地址为 0802H；计数器控制寄存器地址为 0803H。 0 计数器初始化： ┇ MOV DPTR , 0803H ； MOV A,30H ； MOVX @DPTR,A ； MOV DPTR , 0800H ； 皖西学院本科毕业论文（设计） 第 14 页 MOV A, 0FFH ； MOVX @DPTR, A ； MOVX @DPTR, A ； ┇ 1 计数器初始化： ┇ MOV DPTR ， 0803H ； MOV A, 70H ； MOVX @DPTR, A ； MOV DPTR ,0801H ； MOV A,0FFH ； MOVX @DPTR, A ； MOVX @DPTR, A ； ┇ 2 计数器初始化： ┇。