单片机功率因数自动检测的设计.doc
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单片机功率因数自动检测软件设计
单片机功率因数自动检测软件设计
内容提要：
本文详细论述了利用单片机自动测试局部供电系统的功率因数，然后根据测得的功率因数数值自动投切补偿电容的硬件装置和软件流程。该装置能随着功率因数的变化恰当地进行补偿，始终保持功率因数在0.95左右，达到最佳补偿效果。这对充分发挥供电设备的效益，节约电能是十分有益的。
This paper discusses in detail the use of MCU automatic test the local supply system power factor, Then, based on the numerical automatic power factor ?compensation capacitor switching hardware and software installation process. The device can power factor with appropriate changes to the compensation, and always maintain the power factor in the 0.95% Compensation to achieve the best results. This play on the full power equipment efficiency, saving energy is very useful.
关键词：
检测、功率、因数、过补偿、欠补偿
Detection, power factor, over compensation owed compensation
目录
第1章?????? ??功率因数的自动检测············（3）
1.1Tx的计量···········（3）
1.2补偿电容自动投切··········（4）
第2章?????? ??硬件装置·······（5）
2.1硬件装置特点·······（5）
2.2硬件装置各部分电路分析·········（6）
2.2.1单片机部分电路···········（7）
2.2.2单片机时钟电路················（8）
2.2.3单片机复位电路················（8）
2.2.4信号提取电路···················（8）
2.2.5波形变换电路······················（10）
2.2.6定时电路·······························（10）
2.2.7计数电路···············（10）
2.2.8投切控制电路················（13）
2.2.9串行显示电路············（13）
第3章?????? ??程序设计···········（18）
3.1初始化程序·········（18）
3.2中断服务程序··········（18）
3.3运算与控制程序··········（18）
3.4源程序··············（20）
结束语、致谢、参考文献·······（29）
第一章? 功率因数的自动检测
1.1Tx的计量
要检测供电系统中的功率因数cos，只要测量电压与电流的相位差，既测量两个同频率正弦信号的相位差，如图1所示。电网中的交流电压周期T被认为是固定的，只要能测量出Tx值，就可以用下式求得相位差：φ=（Tx/T）×360°
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图1 电压与电流的时间差Tx
其中Tx为电压信号与电流信号过零的时间差。因此，问题的关键是求Tx的时间值。为此，把两个正弦交流信号通过过零检测转换为相同频率的方波信号。取其正半周，其波形如图2所示
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图2 电压电流由正弦信号变成方波信号
利用电压方波的上升沿起动一个对固定周期为Tc的脉冲进行计数的计数器，而利用电流方波的上升沿停止该计数器，由于Tc是已经知道的。计数器可读得计数值N，则Tx=NTc。
这样就测得了Tx的值。
1.2补偿电容自动投切
一个供电系统的功率因数值通常是随负载的大小而变化。当负载大时，功率因数较低，为了提高功率因数就要及时投入补偿电容。当负载较小时，就要及时切除补偿电容，否则会造成过补偿，同样降低功率因数的值。利用单片机实时测量功率因数值，并控制补偿电容的自动投切，能达到最佳的补偿效果。
补偿电容的容量要根据用电系统的容量和补偿前后的功率因数值来确定。将补偿电容分成若干组，组数多一些，补偿的效果就好一些。
第二章? 硬件装置
2.1硬件装置
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