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          基于80C196KC單片機的電力補償裝置控制系統(tǒng)設(shè)計

          作者: 時間:2012-02-07 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          裝置是對電網(wǎng)實施無功補償,提高電網(wǎng)的功率因數(shù),讓無功功率基本就地平衡,降低線損,改善電壓質(zhì)量和提高線路及變壓器的輸送能力。目前在系統(tǒng)中有多種補償方法,本文中的補償系統(tǒng)是根據(jù)尋優(yōu)負(fù)序電流最小進行補償?shù)摹O到y(tǒng)計算需要對交流電一個周期20 ms內(nèi)對單相電壓u、電流I進行采樣,要求一個周期內(nèi)采樣次數(shù)至少在100次以上。針對這一特點,設(shè)計了基于。Intel公司的高性能16 b,其運算速度快,能夠滿足系統(tǒng)高速采樣的要求。

          1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

          本系統(tǒng)的硬件部分主要由采樣輸入電路、中央控制單元、程序存儲單元、輸出驅(qū)動電路4部分組成。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

          1.1 模擬輸入電路

          系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集所使用的傳感器為電壓互感器和電流互感器,需要分別采集三相的電壓和電流,共需要六路輸入。內(nèi)有一個逐次逼近型的A/D 轉(zhuǎn)換器,共有8個輸入通道。其輸入引腳ACH0~ACH7與P0.0~P0.7共享。內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器8 b/10 b可調(diào),自帶采樣、保持電路,這樣減少了外圍電路,也減少了干擾和干擾源,增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性,并且減少了控制板的尺寸。在本系統(tǒng)中采用10 b轉(zhuǎn)換方式。

          為了保護A/D轉(zhuǎn)換器,增加可靠性,在A/D通道的輸入端,可采用如圖2所示的輸入接口電路。

          其中2個二極管D1和D2起過載保護作用,當(dāng)輸入電壓高于VREF+0.7 V左右時,D1導(dǎo)通,輸入電平被箝位在VREF+0.7 V的水平上;當(dāng)輸入電壓低于-0.7 V的水平上。這種過載往往是尖峰干擾,持續(xù)時間很短。MCS-96的技術(shù)條件規(guī)定模擬輸入端對模擬地ANGND的電壓不能低于-0.3 V,這一點可靠輸入端的低通濾波器R4和C1來保證。圖中此濾波器的時間常數(shù)τ=R4C1=270×0.01=2.7μs,若以-0.7 V作為此濾波器的階躍輸入,則此濾波器輸出端(即80C196KC的模擬信號輸入端)達到-0.3 V的電平需耗時:

          t=-τln(1-0.3/0.7)=1.15μs


          而通常這類尖峰噪聲的峰值持續(xù)時間遠(yuǎn)小于上述時間,因此,這一輸入電路可有效地起到過載保護作用。

          1.2 中央控制單元

          80C196KC是CHMOS高性能16 b中的一個新分支,內(nèi)部EPROM/ROM為16 b,內(nèi)部RAM為488 b,有24 b的專用寄存器。80C196KC中采用了“垂直窗口”結(jié)構(gòu),使得新增的256 b RAM通過窗口映射同樣可以作為通用寄存器來訪問。80C196KC可以采用16 MHz的晶振,內(nèi)部時鐘是2分頻,其運行速度比12 MHz的80C196KB快33%,比12 MHz的8096BH快1倍。最小電路是指能使工作而所加的最少的外圍設(shè)備,一般包括復(fù)位電路和晶振。80C196KC的最小電路如圖3所示。


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