一种基于单片机的低压无功补偿系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种无功补偿系统，具体是一种稳定性好、精度高的低压无功补偿系统。
【背景技术】
[0002]低压无功补偿是工业生产中一项重要的电能补偿措施，目前低压无功补偿装置多采用MCU作为主处理器，通过A/D采样电网的电压、电流参数，实时计算电网的无功功率、无功电流或功率因数，根据相应的控制策略来控制电容器组的投切，实现对电网的无功补偿。这类控制器由于A/D采样精度不高，计算量较大，对CPU计算性能要求高，软硬件设计复杂且难度大，无功补偿精度低，系统响应时间比较长等缺点，已经很难满足现在的工业生产需求。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供稳定性好、精度高的低压无功补偿系统，以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0005]一种基于单片机的低压无功补偿系统，包括单片机、采样电路、三相电能计量电路、电源模块和控制输出电路；所述单片机分别连接电源模块、三相电能计量模块、过零触发模块、控制输出电路和外围部件，所述三相电能计量电路还分别连接晶振和采样电路，所述电源模块还分别连接控制输出电路和采样电路，所述过零触发模块还连接切换开关；
[0006]所述采样电路包括电流采样电路和电压采样电路，电压采样电路包括变压器Tl、电位器RPl和电位器RP2，电位器RPl的固定端连接电位器RPl的滑动端和电阻R1，电阻Rl的另一端连接输入电压Ua+，电位器RPl的另一个固定端连接变压器Tl的初级端，变压器Tl的初级端的另一端连接电位器RP2的固定端，电位器RP2的另一个固定端连接电位器RP2的滑动端和电阻R2，电阻R2的另一端连接输入电压Ua-，变压器Tl的次级端连接电阻R3和电阻R4，电阻R3的另一端连接电阻R5和变压器Tl的次级端的另一端，电阻R4的另一端连接电阻R6和电容Cl，电阻R5的另一端连接电阻R7和电容C2，电容Cl的另一端连接电容C2的另一端并接地，电阻R6的另一端连接电阻R7的另一端和输出OUTl ;电流采样电路包括变压器T2、电容C3和电容C4，变压器T2的初级端连接输入电流Ia+，变压器T2的初级端的另一端连接输入电流Ia-，变压器T2的次级端连接电阻R8，变压器T2的初级端的另一端连接电阻R10，电阻R8的另一端连接电阻R9和电容C3，电阻RlO的另一端连接电阻Rll和电容C4，电容C3的另一端连接电容C4的另一端并接地，电阻R9的另一端连接电阻Rll的另一端和输出0UT2。
[0007]作为本实用新型的优选方案:所述三相电能计量电路的主核心部件是ATT7022B型集成电路芯片。
[0008]作为本实用新型的优选方案:所述外围部件包括键盘、IXD显示屏和通信模块。
[0009]作为本实用新型的优选方案:所述单片机的型号为ATmega8515。
[0010]作为本实用新型的优选方案:所述电源模块分别输出5V、12V和24V直流电。
[0011]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:系统选用ATT7022A电能计量芯片搭配8位单片机ATmega8515的设计方案，可以完成对电网运行参数及时精确地测量，实现自动无功补偿，同时减少了主控制器的运算量，加快了系统响应速度，降低了对单片机的要求，增加了系统的集成度，节约了制作成本，并且使无功补偿系统更加稳定可靠。
【附图说明】
[0012]图1为基于单片机的低压无功补偿系统的结构框图；
[0013]图2为电压采样电路的电路图；
[0014]图3为电流采样电路的电路图。
【具体实施方式】
[0015]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0016]请参阅图1~3，本实用新型实施例中，一种基于单片机的低压无功补偿系统，包括单片机、采样电路、三相电能计量电路、电源模块和控制输出电路；单片机分别连接电源模块、三相电能计量模块、过零触发模块、控制输出电路和外围部件，三相电能计量电路还分别连接晶振和采样电路，电源模块还分别连接控制输出电路和采样电路，过零触发模块还连接切换开关；
[0017]采样电路包括电流采样电路和电压采样电路，电压采样电路包括变压器Tl、电位器RPl和电位器RP2，电位器RPl的固定端连接电位器RPl的滑动端和电阻R1，电阻Rl的另一端连接输入电压Ua+，电位器RPl的另一个固定端连接变压器Tl的初级端，变压器Tl的初级端的另一端连接电位器RP2的固定端，电位器RP2的另一个固定端连接电位器RP2的滑动端和电阻R2，电阻R2的另一端连接输入电压Ua-，变压器Tl的次级端连接电阻R3和电阻R4，电阻R3的另一端连接电阻R5和变压器Tl的次级端的另一端，电阻R4的另一端连接电阻R6和电容Cl，电阻R5的另一端连接电阻R7和电容C2，电容Cl的另一端连接电容C2的另一端并接地，电阻R6的另一端连接电阻R7的另一端和输出OUTl ;电流采样电路包括变压器T2、电容C3和电容C4，变压器T2的初级端连接输入电流Ia+，变压器T2的初级端的另一端连接输入电流Ia-，变压器T2的次级端连接电阻R8，变压器T2的初级端的另一端连接电阻R10，电阻R8的另一端连接电阻R9和电容C3，电阻RlO的另一端连接电阻Rll和电容C4，电容C3的另一端连接电容C4的另一端并接地，电阻R9的另一端连接电阻Rll的另一端和输出0UT2。
[0018]三相电能计量电路的主核心部件是ATT7022B型集成电路芯片。
[0019]外围部件包括键盘、IXD显不屏和通彳目板块。
[0020]单片机的型号为ATmega8515。
[0021]电源模块可分别输出5V、12V和24V直流电。
[0022]本实用新型的工作原理是:电压采样电路和电流采样电路分别连接电网，将采集到的电压和电流信号输送给三相电能计量芯片ATT7022B，三相电能计量芯片ATT7022B主要是将从电压、电流采样电路送来的数据进行数字高通滤波和移项滤波或相位校正进行计算，得到需要的参数量，包括电压与电流有效值、功率、频率、相位角等参数，并通过SPI 口将参数传给单片机ATmega8515，单片机ATmega8515通过对芯片ATT7022的测量结果分析、判断，决定是否进行无功补偿，即电容器的投切，系统直接采取以无功功率为主要的判断依据，根据三相电源每相所缺的无功容量来确定该相投入电容数量，根据电网富余无功来切除电容，系统通过切换开关来改变投入电容数量，并具有当出现电压过压、欠压、缺相或谐波越限等情况，电容切除的功能。同时选择无触点过零投切、三相共补和单相分补来提高系统补偿的可靠性和精度。在运行中既能保证线路系统稳定，无振荡现象出现，又能兼顾补偿效果，将补偿装置的效果发挥到最佳。
【主权项】
1.一种基于单片机的低压无功补偿系统，包括单片机、采样电路、三相电能计量电路、电源模块和控制输出电路；其特征在于，所述单片机分别连接电源模块、三相电能计量模块、过零触发模块、控制输出电路和外围部件，所述三相电能计量电路还分别连接晶振和采样电路，所述电源模块还分别连接控制输出电路和采样电路，所述过零触发模块还连接切换开关；所述采样电路包括电流采样电路和电压采样电路，电压采样电路包括变压器Tl、电位器RPl和电位器RP2，电位器RPl的固定端连接电位器RPl的滑动端和电阻R1，电阻Rl的另一端连接输入电压Ua+，电位器RPl的另一个固定端连接变压器Tl的初级端，变压器Tl的初级端的另一端连接电位器RP2的固定端，电位器RP2的另一个固定端连接电位器RP2的滑动端和电阻R2，电阻R2的另一端连接输入电压Ua-，变压器Tl的次级端连接电阻R3和电阻R4，电阻R3的另一端连接电阻R5和变压器Tl的次级端的另一端，电阻R4的另一端连接电阻R6和电容Cl，电阻R5的另一端连接电阻R7和电容C2，电容Cl的另一端连接电容C2的另一端并接地，电阻R6的另一端连接电阻R7的另一端和输出OUTl ;电流采样电路包括变压器T2、电容C3和电容C4，变压器T2的初级端连接输入电流Ia+，变压器T2的初级端的另一端连接输入电流Ia-，变压器T2的次级端连接电阻R8，变压器T2的初级端的另一端连接电阻R10，电阻R8的另一端连接电阻R9和电容C3，电阻RlO的另一端连接电阻Rll和电容C4，电容C3的另一端连接电容C4的另一端并接地，电阻R9的另一端连接电阻Rll的另一端和输出0UT2，三相电源A、B、C三相的采集电路为相同结构。2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的低压无功补偿系统，其特征在于，所述三相电能计量电路的主核心部件是ATT7022B型集成电路芯片。3.根据权利要求1所述的一种基于单片机的低压无功补偿系统，其特征在于，所述外围部件包括键盘、IXD显示屏和通信模块。4.根据权利要求1所述的一种基于单片机的低压无功补偿系统，其特征在于，所述单片机的型号为ATmega8515。5.根据权利要求1所述的一种基于单片机的低压无功补偿系统，其特征在于，所述电源模块分别输出5V、12V和24V直流电。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于单片机的低压无功补偿系统，包括单片机、采样电路、三相电能计量电路、电源模块和控制输出电路；单片机分别连接电源模块、三相电能计量模块、过零触发模块、控制输出电路和外围部件，三相电能计量电路还分别连接晶振和采样电路，电源模块还分别连接控制输出电路和采样电路，过零触发模块还连接切换开关。本实用新型系统可以完成对电网运行参数及时精确地测量，实现自动无功补偿，同时减少了主控制器的运算量，加快了系统响应速度，降低了对单片机的要求，增加了系统的集成度，节约了制作成本，并且使无功补偿系统更加稳定可靠。
【IPC分类】H02J3/18
【公开号】CN204720993
【申请号】CN201520414454
【发明人】陈本明, 陈灿灿
【申请人】南安日科电子有限公司
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年6月16日