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基于单片机的无功补偿器设计

Design of Passive Power Compensator Based on Single-chip Microcomputer

孙立平，程耕国

SUN Li-ping，CHENG Geng-guo

（武汉科技大学信息科学与工程学院高级运动控制研究室湖北武汉430081）

摘要：功率因数是电力系统正常运行的重要因素之一。为了实现配电网无功补偿，设计了自动分相补偿方案，以A T89C52为核心，通过检测电路获得电压与电流的相位差，并依据九域图确定是否投切电容，使功率因数接近设定值，提高电力系统的供电质量和经济运行。经试验证明，该方案简单可靠，有应用价值。

关键字：相位检测；AT89C52；无功补偿

中图分类号：TP273 文献标识码：B 文章编号：

0 引言

随着信息技术的不断发展，居民用电量的急速上升，电力系统中的无功功率无法得到平衡，影响了系统的正常运行，严重的甚至还会导致设备烧坏，系统瘫痪，造成用电的不便[1-2]。针对以上问题，本文采用基于AT89C52的自动补偿系统进行补偿，从而降低线损，稳定电压，保证系统可靠运行。

1 系统总体设计及原理

电力系统中，各设备的参数变量基本相同，通过对某一参数的分析，便可以得到整个设备的运行情况，从而基本实现对整个系统的自动控制[3]。由于现在电网系统中三相不平衡的情况很多，三相动态补偿已无法解决不平衡的问题，因此，采用动态和分相相结合的补偿方式。其框架图如图1。

图1 系统框架图

系统由AT89C52、相位差检测电路、投切控制模块、显示模块、串行通信等组成。其中，互感器是将采集的线路信号转换成小信号供给相位差检测电路；相位差检测则是检测信号的功率因数；投切控制则负责电容的投切，稳定电压；显示电路进行数据的实时显示。此外，还有RS232接口等。

2 系统的硬件设计

2.1

相位差检测电路如图2。

-393

P1.2

+5V

R Q

-393

GATE0

GATE1

GATE2

CLK0

CLK1

CLK2

OUT0

OUT1

OUT2

8253

B相

C相

ALE

P2.3

≥1

74LS373

Q1Q0

图2 相位差检测电路图

如图所示，为了便于分析，输入的U U、U I通过393电压比较器将正弦波变成同频率的方波μ1、μ2，经D触发器得到相位差μ0。μ0与p1.2相与接到GATE0，作为门控信号；A0、A1与74LS373相连锁存地址；CLK与ALE相连，用于时钟信号计数；CS、WR、RD等对8253进行读写，当CS高电平时，计数结束通过OUT输出。

2.2 投切电容模块

电力系统中，电压是衡量电能质量的一个重要指标，而且电压和无功的关系十分密切，互相影响，因此可以根据电压的变化和无功的分布，对电网进行调节。首先对采集的信号进行判断并计算，然后分析电网得出设定值，将采集信号的参数与设定值比较，最后依据九域图[3-4]判断是否投切电容或升、降电压，保证接近设定值。九域图原理如图3。

图3 九域图原理

工作在1区，U>U H，Q>Q H，切除电容器组，如U>>U H则降压；在2区时，U稳定，Q>Q H，切除电容器组；在3区时，UQ H，电压升压，如Q>>Q H则切除电容器组；在4区时，Q 稳定，UU H，降压；在6区时U>U H，Q

压稳定后Q<

2.3 显示模块

A相显示电路由并行接口8255A、LED、74LS373和AT89C52组成。将LED0、LED1、LED2的共阳极与+5V相连。8255A作为接口电路，一方面将PA、PC、PB口分别连接到三个LED

的代码段，将A0、A1与锁存器的输出Q0、Q1相连实现显示的锁存；另一方面CS、WR、RD等与单片机相连完成片选、读写等操作。

2.4 串行通信模块

计算机之间或计算机和终端之间的通信主要采用串行和并行接口通信。RS-232C作为人机接口[6]，在计算机通信中起着十分重要的作用，其主要负责计算机与现场控制器的数据传输。其RS-232C电路如图5。

3 系统的软件设计

软件设计采用C编写。首先进行系统初始化，确定控制对象并采集测试信号，然后计算并显示，将U、Q与额定值比较看是否位于9区，如位于则结束程序；否则计算投切电容的

图6 软件流程图

4 结束语

本文设计了以单片机与计算机相结合的智能无功补偿器的总体方案。该系统以AT89C52为核心，其硬件结构简单，功能强大，并采用了九域图原理提高了系统的功率因数，使系统达到了最优控制。但由于设计者水平有限，设计比较简单,存在一系列问题，有待进一步改善。

参考文献

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[2] 刘文华,刘炳,王志泳,等.基于IGBT三电平逆变器的DSTATCOM[J].电力系统自动

化,2002，10（2）：70 - 73.

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／／2007年中国城市供电学术年会，2007．

[5] 邬芝权，李骐．基于51系列单片机的LED显示屏开发技术[M].北京：北京航空航天

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[6] 张国忠，吴俊，刘毅，等．基于GSM／GPBS的配电变压器实时监测系统[J]．自动化仪

表，2009，30(1)：42—44．

无功补偿控制器说明书

目录 1产品功能简介 (1) 2产品型号及含义 (3) 3使用条件 (3) 4技术参数 (4) 5面板图示 (6) 6投切判定 (8) 7基本操作 (9) 7.1初始运行 (10) 7.2自动运行 (11) 7.3参数设置 (15) 7.4手动投切 (24) 7.5其它 (25) 8超限及警报信息 (26) 9设备通讯 (27) 10注意事项 (28) 11接线图示 (29)

12外形及开孔尺寸 (30) 1产品功能简介 JKW-18J无功补偿与配电监测控制器，是依据JB/T9663—1999标准及城乡电网改造的技术条件而设计开发的一种新型控制器，具有无功补偿、数据采集、通讯、电网参数分析等功能，适用于交流50Hz、0.4kV低压配电系统的监测及无功补偿控制。本产品具有以下功能：（1）数据采集 ●电压；电流；功率因数 ●有功功率；无功功率 ●有功电度；无功电度 ●频率；电压谐波；电流谐波 ●日电压、电流最大值、最小值； ●有关数据存储多达60天（2）数据通讯具有RS232通讯接口，通讯方式可采用现场采集或远程采集，配备无线转接模块可近距离（50米以内）无线抄收数据。

（3）数据管理基于WINDOWS2000/XP 操作平台，通讯数据自动生成各种报表、曲线及棒图。（4）无功补偿 ● 取样物理量为无功功率，无投切振荡、无补偿呆区； ● 输出多达18路； ● 电容器投切执行元件采用固态继电器。（5）运行保护 ● 两相失电时，不影响数据的采集、存储、通讯。 ● 对过压、欠压、缺相及谐波、零序进行报警并做出相应动作。（6）显示 ● 采用128×64背光液晶显示器 ● 全中文人机对话界面 ● 实时显示电网有关参数 ● 直观显示预置参数 2产品型号及含义 3使用条件板前接线型 JK W —18 J Q

低压无功补偿控制器设计开题报告

毕业设计（论文）开题报告课题名称低压无功补偿控制器设计系别专业班姓名评分导师（签名） 2011年5月6日中国石油大学胜利学院

低压无功补偿控制器设计开题报告 1国内外研究现状早期的无功补偿装置为同步调相机和并联电容器。同步调相机可理解为专门用来产生无功功率的同步电机，可根据需要控制同步电机的励磁，使其工作在过励磁或欠励磁的状态下，从而发出大小不同的容性或感性无功功率，因此同步调相机可对系统无功进行动态补偿。但是它属于旋转设备，运行中的损耗和噪声都比较大，运行维护复杂，成本高，且响应速度慢，难以满足快速动态补偿的要求。并联电容器简单经济，灵活方便，但其阻抗固定，不能跟踪负荷无功需求的变化即不能实现对无功功率的动态补偿。随着电力电子技术的发展，近几年出现了多种电力系统无功补偿新技术。电力电子技术是无功补偿技术的基础，电力电子器件向快速、高电压、大功率发展，使采用电力电子器件的无功补偿从根本上改变了交流输电网过去基本只依靠机械型、慢速、间断及不精确的控制的局面，从而为交流输电网提供了空前快速、连续和精确的控制以及优化潮流功率的能力。随着电力电子器件的发展，无功补偿控制器在其性能和功能上也出现不同的发展阶段。无功补偿控制器己由基于SCR的静止无功补偿器（Static Var Compensator-SVC）、晶闸管控制串联电容补偿器（Thyristor Controlled Series Compensator-TCSC）发展到基于GTO的静止无功发生器（Static Var Generator-SVG）、静止同步串联补偿器（StaticSynchoronous Series Compensator-SSSC）、统一潮流控制器（Unified Power FlowController-UPFC）、可转换静止补偿器（Convertible Static Compensator-CSC）等。（1）静止无功补偿器（SVC）早期的静止无功补偿装置是饱和电抗器（Saturated Reactor-SC）型，1967年英国GEC公司制成了全世界上第一批饱和电抗器型SVC。饱和电抗器与同步调相机相比，具有静止型的优点，响应速度快，但因其铁心需磁化到饱和状态，因而损耗和噪声都很大，而且存在非线性电路的一些特殊问题，所以未能占据静止无功补偿装置的主流。由于使用晶闸管的SVC具有优良的性能，所以十多年来占据了静止无功补偿装置的主导地位。因此，SVC一般专指使用晶闸管的静补装置。

SVG静止无功补偿器

无功功率补偿编辑词条分享 ?新知社新浪微博人人网腾讯微博移动说客网易微博开心001天涯MSN ? 1 定义 ? 2 产生和影响 ? 3 作用 ? 4 装置无功功率指的是交流电路中，电压U与电流I存在一相角差时,电流流过容性电抗(X C)或感性电抗(X L)时所形成的功率分量（分别为）。这种功率在电网中会造成电压降落（感性电抗时）或电压升高（容性电抗时）和焦耳（电阻发热）损失，却不能做出有效的功。因而需要对无功功率进行补偿。合理配置无功补偿（包括在什么地点、用多大容量和采用何种型式）是电力系统规划和设计工作中一项重要内容。在运行中,合理使用无功补偿容量，控制无功功率的流动是电力系统调度的主要工作之一。在交流电力系统中，发电机在发有功功率的同时也发无功功率，它是主要的无功功率电源；运行中的输电线路，由于线间和线对地间的电容效应也产生部分无功功率,称为线路的充电功率,它和电压的高低、线路的长短以及线路的结构等因素有关。电能的用户（负荷）在需要有功功率 (P)的同时还需要无功功率(Q),其大小和负荷的功率因数有关；有功功率和无功功率在电力系统的输电线路和变压器中流动会产生有功功率损耗(ΔP)和无功功率损耗(ΔQ),也会产生电压降落(ΔU)。一般情况下，电力系统中发电机所发的无功功率和输电线的充电功率不足以满足负荷的无功需求和系统中无功的损耗，并且为了减少有功损失和电压降落，不希望大量的无功功率在网络中流动，所以在负荷中心需要加装无功功率电源，以实现无功功率的就地供应、分区平衡的原则。无功补偿可以收到下列的效益：①提高用户的功率因数,从而提高电工设备的利用率;②减少电力网络的有功损耗；③合理地控制电力系统的无功功率流动，从而提高电力系统的电压水平，改善电能质量，提高了电力系统的抗干扰能力；④在动态的无功补偿装置上，配置适当的调节器，可以改善电力系统的动态性能，提高输电线的输送能力和稳定性；⑤装设静止无功补偿器(SV

(完整word版)基于单片机的信号发生器开题报告

内蒙古工业大学本科生毕业设计(论文)开题报告

注：表格根据所填内容可进行调整，可多页。一、设计总体方案利用AT89S52 单片机采用程序设计方法产生锯齿波，正弦波，矩形波，方波四种波形，再通过D/A 转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号，滤波放大，最终由示波器显示出来，通过键盘来控四种波形的类型，频率变化，最终输出显示其各自的类型及数值

图4.1 硬件原理框图二．硬件各单元电路方案设计与选择 1、单片机的选择方案一：AT89S52芯片中只有一路模拟输出或几路模拟信号非同步输出，这种情况下CPU对DAC0832 执行一次写操作，则把一个数据直接写入DAC寄存器，DAC0832的输出模拟信号随之对应变化。输出波形稳定，精度高，滤波好，抗干扰效果好，连接简单，性价比高。方案二：C8051F005单片机是完全集成的混合信号系统级芯片，具有与8051兼容的微控制器内核，与MCS-51指令集完全兼容。除了具有标准8052的数字外设部件，片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件，而且执行速度快。但其价格较贵方案三：采用单片机编程的方法来实现。该方法可以通过编程的方法来控制信号波形的频率和幅度，而且在硬件电路不变的情况下，通过改变程序来实现频率的变换。此外，由于通过编程方法产生的是数字信号，所以信号的精度可以做的很高。以上两种方案综合考虑，选择方案一 2.键盘设计方案比较方案一：矩阵式键盘。矩阵式键盘的按键触点接于由行、列母线构成的矩阵电路的交叉处。当键盘上没有键闭合时，所有的行和列线都断开，行线都呈高电平。当某一个键闭合时，该键所对应的行线和列线被短路。方案二：独立式键盘。独立式键盘具有硬件与软件相对简单的特点，其缺点是按键数量较多时，要占用大量口线。以上两种方案综合考虑，选择方案二。 3、D/A转换部分

无功补偿控制器及动态补偿装置工作原理

无功功率补偿装置在电子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。一、按投切方式分类： 1．延时投切方式延时投切方式即人们熟称的”静态”补偿方式。这种投切依靠于传统的接触器的动作，当然用于投切电容的接触器专用的，它具有抑制电容的涌流作用，延时投切的目的在于防止接触器过于频繁的动作时，电容器造成损坏，更重要的是防备电容不停的投切导致供电系统振荡，这是很危险的。当电网的负荷呈感性时，如电动机、电焊机等负载，这时电网的电流滞带后电压一个角度，当负荷呈容性时，如过量的补偿装置的控制器，这是电网的电流超前于电压的一个角度，即功率因数超前或滞后是指电流与电压的相位关系。通过补偿装置的控制器检测供电系统的物理量，来决定电容器的投切，这个物理量可以是功率因数或无功电流或无功功率。下面就功率因数型举例说明。当这个物理量满足要求时，如COSΦ超前且》0.98，滞后且》0.95，在这个范围内，此时控制器没有控制信号发出，这时已投入的电容器组不退出，没投入的电容器组也不投入。当检测到COSΦ不满足要求时，如COSΦ滞后且《0.95，那么将一组电容器投入，并继续监测COSΦ如还不满足要求，控制器则延时一段时间（延时时间可整定），再投入一组电容器，直到全部投入为止。当检测到超前信号如COSΦ《0.98，即呈容性载荷时，那么控制器就逐一切除电容器组。要遵循的原则就是：先投入的那组电容器组在切除时就要先切除。如果把延时时间整定为300S，而这套补偿装置有十路电容器组，那么全部投入的时间就为30分钟，切除也这样。在这段时间内无功损失补只能是逐步到位。如果将延时时间整定的很短，或没有设定延时时间，就可能会出现这样的情况。当控制器监测到COSΦ〈0.95，迅速将电容器组逐一投入，而在投

正泰nwkG无功补偿控制器说明书

NWK-G系列智能型无功补偿控制器使用说明书一、简介 NWK-G系列智能型无功功率自动补偿控制器是低压配电系统补偿无功功率专用仪器，可与各型号低压静电电容屏配套使用。NWK1-G型（开孔尺寸为本113×113mm）,NWK2-G型（开孔尺寸为162×102），输出路数各有4、6、8、10路四种规格。本机博采国内外先进技术，采用进口单片机控制，具有体积小、重量轻、功能完善、操作简单、抗干扰能力强、运行稳定可靠、补偿精确等突出优点。依据JB/T9663-1999国家最新专业标准设计，一次性通过机械工业部天津电气传动研究所发配电及电控设备检测所的型式试验，主要性能指标达到国内先进水平，是低压电容屏厂家首选产品。二、功能特点 1、采用国外先进芯片，增加了断电记忆功能。即在系统断电及控制器复位时，参数及程序自动记忆，不丢失；供电恢复后控制器仍按断电前所设定的参数进入自动运行状态，实现无人操作化。 2、LED数字显示电网功率因素，显示范围：滞后（0.00~0.99），超前（0.00~0.99）。 3、通过面板三个功能键能完成数字显示COSφ设定值，延时设定值，过压设定值的设定。简明的人机对话，使操作极为方便。 4、当电网电压超过本机过压设定值时，COSφ表自动转换显示为电网当前的电压值，同时自动快速逐级切除已投入的电容组。 5、判别取样电流极性（自动识别极性），并自动转换。给安装调试使用带来极大方便。 6、当取样讯号线开路或无输入取样电流信号时，本机数字COSφ自动显示https://www.wendangku.net/doc/c911740465.html,。 7、输出动作程序为先接通先分断，先分断先接通的循环工作方式及适应于就地补偿装置动作程序要求的1、2、2、2、2、1编码工作方式。 8、具有手动/自动转换，置自动时，本机自动跟踪电网功率因素及无功电流，控制电容器自动投入或切除，置手动时在本机上能实现手投或手切。 9、有超前、滞后、过压、欠流LED指示灯指示。LED提示编程输入。 10、抗干扰能力强，能抵御从电网直接输入的幅值2000V的干扰脉冲，高于国家专业标准。三、使用条件 1、海拔高度不超过1000米。 2、环境温度不高于+40℃，24小时内平均温度不超过+35℃，最低环境温度不低于－10℃。 3、空气相对湿度不大于85%（在25℃时）。 4、周围环境，无易燃易爆的介质存在，无导电尘埃及腐蚀性气体存在。 5、电网电压波动范围不大于本机额定电压±10%。五、安装方式 NWK1-G外型采用42L6系列仪表结构，外形尺寸120×120×80mm，安装开孔113×113mm，嵌入深度为80mm,侧面设安装孔，紧固附件的挂钩插入孔内，旋附件上的螺丝即把控制器固定在屏上。六、接线方法 1、控制器电压U1、U3接B相、C1、图2） 2、取样电流端I1、I2必须取自总负荷（总柜）A相电流互感器次级，不得取自电容屏。开孔 3、COM为控制器输出端1~10组内部继电器的公共源，交流接触器J线圈电压220V。 NWK1-G型接线图（图1）略（如果接触器线圈电压为380V，公共端接火线）控制固态继电器接线图（图2）略

静止无功补偿器的研究课程设计

1 静止无功补偿器的总体设计 1.1 静止无功补偿器的主电路 ASVG 分为采用电压型桥式电路和电流型桥式电路两种类型。两者的区别是直流侧分别采用的是电容和电感这两者不同储能元件，对电压型桥式电路，还需要串联上电抗器才能并上电网；对电流型桥式电路，还需要并联上电容器才能并上电网。实际上，由于运行效率的原因，实际应用的ASVG 大多采用的是电压型桥式电路。因此ASVG 专指采用自换相的电压型桥式电路作为动态无功补偿的装置。ASVG 的基本结构如图1-1。它由下列几部分组成：电压支撑电容，其作用是为装置提供一个电压支撑；由大功率电力电子开关器件（IGBT 或GTO ）组成的电压源逆变器（VSC ），通过脉宽调制（PWM ）技术控制电力电子开关的通断，将电容器上的直流电压变换为具有一定频率和幅值的交流电压；耦合变压器或电抗器，一方面通过它将大功率变流装置与电力系统耦合在一起，另一方面还可以通过它将逆变器输出电压中的高次谐波滤除，使ASVG 的输出电压接近正弦波。图1-1 电压型补偿器结构图上图为电压型的补偿器，如果将直流侧的电容器用电抗器代替，交流侧的串联电感用并联电容代替，则为电流型的补偿器。交流侧所接的电感L 和电容C 的作用分别为阻止高次谐波进入电网和吸收换相时产生的过电压。无论是电压型，还是电流型的SVG 其动态补偿的机理是相同的。当送到逆变器的脉宽恒定时，调节逆变器输出电压与系统电压之间的夹角δ就可以调节无功功率和逆变器直流侧电容电压Uc ，同时调节夹角δ和逆变器脉宽，即可以在保持Uc 恒定的情况下，发出或吸收所需的无功功率。SVG 装置的核心部分是逆变电路，它将整流后的直流电压进行逆变以产生-个频率与系统相同的交流电压，并且这个电压的幅值和相位都可调，然后通过电抗器把这个电压并到电网上去，从而产生所需的交流无功功率。利用IGBT 智能模块后，逆变器电路无论是在体积、性能、稳定性上还是控制方式上都得到了极大的简化。本文中所介绍到的静止无功发生器是电压型的SVG ，它具有主电路的拓扑结构简单，且逆变装置所用的电压型器件IGBT 易于控制，灵活方便。 1.2 静止无功补偿器的工作原理系统线路整流器..系统线路 V dc 电压源逆变器耦合变压器系统电压

[精品论文]静止无功补偿器的研究课程设计

《静止无功补偿器的研究》课程设计综合课程设计任务书时间：2007－2008年度第二学期一设计的目的和意义掌握所学课程的知识并综合应用，充分认识理论知识对应用技术的指导性作用，进一步加强理论知识与应用相结合的实践和锻炼。通过本次设计实践能够进一步加深对专业知识和理论知识学习的认识和理解，使学生的设计水平、对所学的知识的应用能力以及分析解决问题的能力得到全面提高。 1对电力系统中的无功功率进行分析；

2掌握无功补偿器的特点； 3对静止无功补偿器的控制方法和硬件、软件实现有一些认识。二设计题目及要求设计题目：静止无功补偿器的研究基本要求对电力系统中无功功率的危害进行分析，简单分析传统无功补偿器的工作过程和特点，认识静止无功补偿器的主电路结构，工作原理，并简单介绍其常用控制方法。进一步要求能够介绍静止无功补偿器的硬件电路设计思路；对静止无功补偿器的软件设计有一定的认识。尽量指出一种合适的控制方法。三给定条件 1 运用所学知识，如《电力电子技术》，《电路基础》，《模拟电子技术》等 2 设计过程可参考校园的电子资源。四课程设计要求 1 认真查阅资料； 2 遵守课程设计的时间安排； 3 按时进行试验，验证相关的控制算法； 4 认真撰写设计报告。五报告书写格式 1课程设计封皮 2 课程设计任务书 3 正文（1）设计题目分析；（2）总体设计方案分析、讨论；（3）硬件原理设计，简单说明实现过程；（4）软件设计思路，最好形成流程图。 4 设计总结和心得体会 5 参考文献六工作计划 1 查阅资料及方案论证（1天） 2 电力系统无功功率分析（0.5天） 3 控制方法的论证（1天） 4 硬件电路的思路（1天） 5 软件流程图的设计（1天） 6 撰写报告（0.5天）七成绩评定

基于51单片机的函数信号发生器的设计

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/c911740465.html, 基于51单片机的函数信号发生器的设计作者：朱兆旭来源：《数字技术与应用》2017年第02期摘要：本文所设计的系统是采用AT89C51单片机和D/A转换器件DAC0832产生所需不同信号的低频信号源，AT89C51 单片机作为主体，采用D/A转换电路、运放电路、按键和LCD液晶显示电路等，按下按键控制生成方波、三角波、正弦波，同时用LCD显示相应的波形，输出波形的周期可以用程序改变，具有线路简单、结构紧凑、性能优越等特点。关键词：51单片机；模数转换器；信号发生器中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）02-0011-01 1 前言波形发生器，是一种作为测试用的信号源，是当下很多电子设计要用到的仪器。现如今是科学技术和设备高速智能化发展的科技信息社会，集成电路发展迅猛，集成电路能简单地生成各式各样的波形发生器，将其他信号波形发生器于用集成电路实现的信号波形发生器进行对比，波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标，集成电路实现的信号波形发生器都胜过一筹，随着单片机应用技术的不断成长和完善，导致传统控制与检测技术更加快捷方便。 2 系统设计思路文章基于单片机信号发生器设计，产生正弦波、方波、三角波，连接示波器，将生成的波形显示在示波器上。按照对作品的设计研究，编写程序，来实现各种波形的频率和幅值数值与要求相匹配，然后把该程序导入到程序存储器里面。当程序运行时，一旦收到外界发出的指令，要求设备输出相应的波形时，设备会调用对应波形发生程序以及中断服务子程序，D/A转换器和运放器随之处理信号，然后设备的端口输出该信号。其中，KEY0为复位键，KEY1的作用是选择频率的步进值，KEY2的作用是增加频率或增加频率的步进值，KEY3的作用是减小频率或减小频率的步进值，KEY4的作用是选择三种波形。103为可调电阻，用于幅值的调节。自锁开关起到电源开关的作用。启动电源，程序运行的时候，选择正弦波，红色LED灯亮起；选择方波，黄色LED灯亮起；选择三角波，绿色LED灯亮起。函数信号发生器频率最高可达到100Hz，最低可达到10Hz，步进值0.1- 10Hz，幅值最高可到3.5V。系统框图如图1所示。 3 软件设计

正泰nwkl1无功补偿控制器说明书详解

1.概述 NWKL1智能型无功补偿控制器（以下简称控制器）是低压配电系统补偿无功功率的专用控制器，依据机械工业标准JB/T9663-1999及电力行业标准DL/T597-1996设计，其取样物理量为无功电流，有二种规格（最大6回路和最大10回路）。可与各型号的低压电容柜、屏配套使用，具有功能完善，抗干扰能力强，运行稳定可靠，补偿精确，无投切振荡及补偿呆区，是低压配电系统平衡无功功率的理想产品。型号及其含义：输出回路规格产品设计序号控制物理量L—无功电流智能型低压无功补偿控制器正泰集团企业代号 2.功能特点 2.1实时显示配电系统状况，包括测量和显示（感性或容性）功率因数，无功电流。实时显示电容屏工作状态，如过电压保护状态，电容屏各回路投入或切除状态。

2.2自动识别取样信号极性，无极性接错之虑。 2.3用户的设定参数在系统停电及控制器复位时不会丢失，复电后控制器采用停电前所设定的参数延时进入自动运行状态。2.4具备过压反时限功能，即自动运行中当电压超过第一门限值（参数显示代号E）时，将闭锁回路不再投入电容器组，当电压超过第二门限值（E+10V）时，将以5秒/组的速度切除已投入的电容器组，当电压超过第三门限值（E+20V）时，将以2秒/组的速度切除已投入的电容器组。 2.5确保电容器完全放电功能。即切除后再投入同一组电容器需要延时180秒后再执行，先投先切，后投后切，循环控制，保证了电容器的充分放电和电容器组运行的均匀性。 2.6具备配电系统负荷超低判别和封锁功能，防止投切振荡。2.7延时调节功能，20-60秒的延时时间调节范围（另有供调试或手动时用的2秒延时）。 2.8取样电流互感器变比设定功能：设定范围100/5~4000/5 2.9投入门限：无功电流，设定范围为3~90A，当配电系统感性无功电流大于设定值时控制器自动投入一组电容器。切除门限：功率因数，设定范围为0.98~1.00，当配电系统功率因数超前于设定值则控制器自动切除一组电容器。 2.10过电压门限设定功能：设定范围400V~450V，以10V整数连续可调。 2.11有自动循环投切，手动运行二种工作模式。

基于51单片机的信号发生器设计报告

基于51单片机的信号发生器设计报告二零一四年十二月十一日

摘要根据题目要求以及结合实际情况，本文采用一种以AT89C51单片机为核心所构成的波形发生器，可产生方波、三角波、正弦波、锯齿波等多种波形，波形的频率可用程序改变，并可根据需要选择单极性输出或双极性输出，具有线路简单、结构紧凑、性能优越等特点。本设计经过测试，性能和各项指标基本满足题目要求。关键词：信号发生器 DAC0832芯片 LM358运放 89C51芯片

目录摘要...................................................................... 目录...................................................................... 第一章绪论................................................................. 1.1单片机概述........................................................... 1.2信号发生器的概述和分类.............................................. 1.3问题重述及要求....................................................... 第二章方案的设计与选择................................................... 2.1方案的比较........................................................... 2.2设计原理 ............................................................. 2.3设计思想 ............................................................. 2.4实际功能 ............................................................. 第三章硬件设计............................................................ 3.1硬件原理框图......................................................... 3.2主控电路 ............................................................. 3.3数、模转换电路....................................................... 3.4按键接口电路......................................................... 3.5时钟电路 ............................................................. 3.6显示电路 ............................................................. 第四章软件设计............................................................ 4.1程序流程图........................................................... 参考文献.................................................................... 附录1 电路原理图 .......................................................... 附录2 源程序............................................................... 附录3 器件清单......................................................

简易信号发生器单片机课程设计报告

课程设计(论文)任务书电气学院电力系统及其自动化专业12（1 ）班一、课程设计(论文)题目：简易信号发生器设计二、课程设计(论文)工作自 2015年1 月12 日起至2015 年 1月16 日止。三、课程设计(论文) 地点:电气学院机房 10-303 四、课程设计(论文)内容要求： 1．课程设计的目的（1）综合运用单片机原理及应用相关课程的理论知识和实际应用知识，进行单片机应用系统电路及程序设计，从而使这些知识得到进一步的巩固，加深和发展；（2）熟悉和掌握单片机控制系统的设计方法，汇编语言程序设计及proteus 软件的使用；（3）通过查阅图书资料、以及书写课程设计报告可提高综合应用设计能力，培养独立分析问题和解决问题的能力。 2．课程设计的内容及任务（1）可产生频率可调的正弦波（64个点）、方波、锯齿波或三角波。（2）显示出仿真波形。（3）通过按键选择输出波形的种类。（4）在此基础上使输出波形的幅值可控。

3.课程设计说明书编写要求（1）设计说明书用A4纸统一规格，论述清晰，字迹端正，应用资料应说明出处。（2）说明书内容应包括（装订次序）：题目、目录、正文、设计总结、参考文献等。应阐述整个设计内容，要重点突出，图文并茂，文字通畅。（3）报告内容应包括方案分析;方案对比;整体设计论述;硬件设计（电路接线，元器件说明，硬件资源分配）;软件设计（软件流程，编程思想，程序注释，）调试结果;收获与体会;附录（设计代码放在附录部分，必须加上合理的注释）（4）学生签名： 2015年1月16 日课程设计(论文)评审意见（1）总体方案的选择是否正确；正确（）、较正确（）、基本正确（）（2）程序仿真能满足基本要求；满足（）、较满足（）、基本满足（）（3）设计功能是否完善；完善（）、较完善（）、基本完善（）（4）元器件选择是否合理；合理（）、较合理（）、基本合理（）（5）动手实践能力；强（）、较强（）、一般（）（6）学习态度；好（）、良好（）、一般（）（7）基础知识掌握程度；好（）、良好（）、一般（）（8）回答问题是否正确；正确（）、较正确（）、基本正确（）、不正确（）（9）程序代码是否具有创新性；全部（）、部分（）、无（）（10）书写整洁、条理清楚、格式规范；规范（）、较规范（）、一般（）总评成绩优（）、良（）、中（）、及格（）、不及格（）评阅人：

正泰nwk1-G无功补偿控制器说明书

NWK-G系列智能型无功补偿控制器使用说明书 - 0 -

一、简介 NWK-G系列智能型无功功率自动补偿控制器是低压配电系统补偿无功功率专用仪器，可与各型号低压静电电容屏配套使用。NWK1-G型（开孔尺寸为本113×113mm）,NWK2-G型（开孔尺寸为162×102），输出路数各有4、6、8、10路四种规格。本机博采国内外先进技术，采用进口单片机控制，具有体积小、重量轻、功能完善、操作简单、抗干扰能力强、运行稳定可靠、补偿精确等突出优点。依据JB/T9663-1999国家最新专业标准设计，一次性通过机械工业部天津电气传动研究所发配电及电控设备检测所的型式试验，主要性能指标达到国内先进水平，是低压电容屏厂家首选产品。二、功能特点 1、采用国外先进芯片，增加了断电记忆功能。即在系统断电及控制器复位时，参数及程序自动记忆，不丢失；供电恢复后控制器仍按断电前所设定的参数进入自动运行状态，实现无人操作化。 2、LED数字显示电网功率因素，显示范围：滞后（0.00~0.99），超前（0.00~0.99）。 3、通过面板三个功能键能完成数字显示COSφ设定值，延时设定值，过压设定值的设定。简明的人机对话，使操作极为方便。 - 1 -

4、当电网电压超过本机过压设定值时，COSφ表自动转换显示为电网当前的电压值，同时自动快速逐级切除已投入的电容组。 5、判别取样电流极性（自动识别极性），并自动转换。给安装调试使用带来极大方便。 6、当取样讯号线开路或无输入取样电流信号时，本机数字COSφ自动显示https://www.wendangku.net/doc/c911740465.html,。 7、输出动作程序为先接通先分断，先分断先接通的循环工作方式及适应于就地补偿装置动作程序要求的1、2、2、2、2、1编码工作方式。 8、具有手动/自动转换，置自动时，本机自动跟踪电网功率因素及无功电流，控制电容器自动投入或切除，置手动时在本机上能实现手投或手切。 9、有超前、滞后、过压、欠流LED指示灯指示。LED提示编程输入。 10、抗干扰能力强，能抵御从电网直接输入的幅值2000V的干扰脉冲，高于国家专业标准。三、使用条件 1、海拔高度不超过1000米。 2、环境温度不高于+40℃，24小时内平均温度不超过+35℃，最低环境温度不低于－10℃。 3、空气相对湿度不大于85%（在25℃时）。 - 2 -

基于单片机的信号发生器设计

摘要在介绍MAX038 芯片特性的基础上,论述了采用MAX038 芯片设计数字函数信号发生器的原理以及整机的结构设计。对其振荡频率控制、信号输出幅度控制以及频率和幅度数显的实现作了较详细的论述。该函数信号发生器可输出三角波,方波和正弦波。本文重点论述了整机通过D/A转换电路控制MAX038的实现过程，D/A转换电路采用了8位4通道的MAX505来实现。在幅度的控制上采用数字电位器AD5171，该芯片是I2C总线方式控制，文中给出了I2C总线的读写控制程序。系统支持按键操作和上位机操作两种模式。关键词:函数信号；D/A ；单片机控制

Design of Signal Generator System Based on SCM Zisu zhou (College of Zhangjiajie, Jishou University, Jishou,Hunan 416000) Abstract Based on the introduction of MAX038 , we discussed the principle and the whole frame of the digital function signal generator. We described the control of the oscillatory frequent , amplitude and the digital display in detail. Thegenerator can output three kinds of waves : sine wave , square wave , triangle wave. This text has exposition the mirco-computer controls the D/A electric circuit of conversion realize the process. In D/A changing electric circuit adopt the 8 bit 4 channel come to realize. Porentiometer AD5171 is adopted in the control of length. This chip is that I2C bus control way. This system supports key-control or computer-control modes. Key words : function signal ；D/A ；single - chip microprocessor control ；

静止无功补偿器的控制方式

SVC 输出容量控制主要有电压控制和恒导纳控制两种方式,可以在运行人员的指令下互相切换。 3.1.1电压控制模式这种控制模式下控制系统将测量所得到的母线电压Vmeas与一个设定的参考电压Vref 进行比较,然后将差值进行计算, 得到一个标么值电纳信号Bref ,该电纳值除以单组机械可投切电容(电抗) 器的电纳值可以确定需要的电容(电抗)器数目,而差值由TCR来补充。随后将该标么值电纳送往脉冲触发发生电路,控制TCR 的触发角。SVC稳态特性曲线的斜率采用电流反馈来实现,这种方法能够保证在SVC 控制范围内使端电压和端电流之间保持线性关系。实测的SVC电流ISVC与代表调差率的系数KSL相乘,构成信号VSL再输入到加法节点。当ISVC为感性时, VSL取正;当ISVC为容性时,VSL取负。其传递函数为:G( s) =K1（1+s T Q）/s(1+s Tp),其中T Q=Tp+Kp/K1 由于Tp通常设为零,因而控制器转化为简单的比例积分器,比例系数Kp 反映响应速度。电压调节器输出的电纳参考信号被送到触发计算单元,该单元计算出6 组触发角,送至脉冲发生电路,从而在SVC 母线上得到期望的电纳值,达到设定的控制目标。 3.1.2恒导纳控制模式在该模式下,SVC 的等效导纳Bord 由运行人员设定,且该导纳可以在规定范围内连续可调。Bref来自电压调节器的输出,在恒导纳模式下被偏置。首先根据监控单元提供的开入量需要确定已投运的电容(电抗) 器组的等效电纳,然后经过电纳计算,得出仍需投切的电容(电抗) 器组以及需要的TCR 触发角连续调节的等效感性电纳。最后换算成触发角发送到触发脉冲发生电路。 3.1.3 PWM电流控制对PWM电路的电流控制可分为间接电流控制和直接电流控制。前者通过控制整流器产生的交流电压基波分量的相位和幅值来实现PWM 交流侧的电流控制；后者采用跟踪型PWM控制技术对交流侧的电流进行直接控制。在目前的STATCOM 系统中，考虑到PWM开关频率较低以及功耗问题，因此多采用间接电流控制。但间接电流控制其网侧电流的动态响应慢，且对系统参数变化灵敏。相比之下，直接电流控制更能精确地控制PWM输出的电流，因此在DSTATCOM设计中，采用直接电流控制方法，从而可以设置较高的PWM 开关频率，减少输出电流谐波，获得较好的输出电流波形，进而降低系统设计成本，提高运行可靠性。该实验控制方法采用基于矢量变换的直接电流控制，其控制方案如下图所示。

基于51单片机信号发生器的设计

专业方向课程设计报告设计课题：信号发生器的设计设计时间：2012年06月6日

信号发生器的设计摘要：本文以STC89C51单片机为核心设计了一个低频函数信号发生器。信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义波形,如正弦波、方波、三角波、三角波、梯形波及其他任意波形，波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变。波形和频率的改变通过软件控制，幅度的改变通过硬件实现。介绍了波形的生成原理、硬件电路和软件部分的设计原理。关键词:低频信号发生器; 单片机;D/A转换 1设计要求设计一个能产生方波、三角波、梯形波、锯齿波并且频率、幅度可调的信号发生器。发挥部分：作品还能产生正弦波。 2系统概述 2.1.1波形产生方案采用AT89C51单片机和DAC0832数模转换器生成波形，加上一个低通滤波器，生成的波形比较纯净。它的特点是可产生任意波形，频率容易调节，频率能达到设计的500HZ 以上。 2．1．2改变幅度方案：方案一：可以将送给DA的数字量乘以一个系数，这样就可以改变DA输出电流的幅度，从而改变输出电压；但是这样做有很严重的问题，单片机在做乘法运算时需要很长的时间，这样的话输出波形的频率就会很低；并且该方案的输出电压做不到连续可调，当DA的输入数字量比较小时，输出的波形失真就会比较严重。方案二：将输出电压通过一个运算放大器的放大。这样还有个优点是幅度连续可调。经比较，方案二既可满足课程设计的基本要求，并且电路也挺简单。 2.2工作原理数字信号可以通过数/模转换器转换成模拟信号，因此可通过产生数字信号再转换成模

拟信号的方法来获得所需要的波形。89C51单片机本身就是一个完整的微型计算机，具有组成微型计算机的各部分部件：中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行通讯接口等，只要将89C51再配置键盘及、数模转换及波形输出、放大电路等部分，即可构成所需的波形发生器，其信号发生器构成系统框图如图2.2所示。 89C51是整个波形发生器的核心部分，通过程序的编写和执行，产生各种各样的信号，并从键盘接收数据，进行各种功能的转换和信号幅度的调节。当数字信号电路到达转换电路，将其转换成模拟信号也就是所需要的输出波形。波形ROM表是将信号一个周期等间距地分离成64个点，储存在单片机得RON内。具体ROM表是通过MATLAB生成的，例如正弦表，MATLAB生成的程序如下： x=0:2*pi/64:2*pi; y=round(sin(x)*127)+128 图2.2 系统框图 3单元电路设计与分析 3.1.1主控电路（如图3.1.1所示）设计中主要采用STC89C51型单片机，它具有如下优点：（1）拥有完善的外部扩展总线，通过这些总线可方便地扩展外围单元、外围接口等。（2）该单片机内部拥有4K字节的FLASH ROM程序存储器空间和256字节的RAM数据存储空间，完全可以满足程序的要求。由于该芯片可电擦写，故可重复使用。如果更改程序内容，可将芯片拿下重新烧写。在波形发生器中，用两个开关直接与外部中断0和外部中断1的管脚相连，其中S1开光用来改变波形，S2开光用来改变频率。在程序主函数中，我们写了个死循环一直输出一个默认的波形和频率（正弦波），当S1或S2按下（接通低电平）又抬起（STC89C51单片机管脚使能高电平）时，程序会暂时跳出死循环，进入中断处理程序，从而对波形和频率

基于单片机的无功补偿控制器设计本科毕业设计

引言随着现阶段我国经济的发展状况和国际化能源紧张趋势的加剧，加强电能质量和节能降耗的影响已成为十分重要的工作。无功补偿作为一种电网节能的方式来提高功率因数是一种行之有效地措施。现阶段我国采用的无功补偿措施主要有同步调相机、并联电容器和静止无功补偿等方式，但这些补偿方式普遍存在着电网冲击和无法实现实时补偿等问题，为了解决以上问题，本设计采用了一种新型的无功补偿技术，该技术利用与电网同频同相的可调电压源与电容并联的方式来实现对电网无功功率的补偿。本毕业设计利用ATMEL生产的AT89C52单片机控制PWM信号的斩波频率，从而实现对可调电压源信号的控制，使可调电压源信号与电网电压信号同频同相，实现无功补偿。采用可调电源技术来实现新型的无功补偿主要能够改善以往所采用的无功补偿装置在电容投切过程中所存在的冲击现象和提高无功补偿的响应速度，实现实时补偿。

第1章绪论随着我国经济发展和国际化能源紧张局势的加剧，加强电能质量和节能降耗的影响十分重要，这其中采取无功补偿方式提高功率因数是行之有效的措施。在电力供电系统中，功率因数的提高是一项重要的技术工作，直接关系到输电线路的电能损耗，供电的经济性，供电质量。功率因数的补偿措施一直为人们所重视。研制高性能的功率因数装置具有实际的社会、经济效益。而且在电力系统中，无功功率要保持平衡，否则，将会使系统电压下降，严重时，会导致使被损坏，系统瓦解。此外，网络的功率因数和电压降低，使供电设备得不到充分利用，促使网络传输能力下降，损耗增加。因此，解决好网络补偿问题，对网络降损节能有着极其重要的意义。 1.1无功补偿的意义按电网无功功率补偿方式可分为出串联补偿和并联补偿。并联补偿方式又可分为电容器组补偿，调电感补偿，调相机补偿的移相补偿等。本设计我们将采用并联电容器补偿，主要用用单片机技术，实现对低压电力系统的监控。完成功率因数的测量，并根据所测得数据进行可调电压源的控制，以实现对电力系统的功率因数的补偿。无功补偿控制器是无功补偿的核心，其性能直接影响补偿的效果。它是根据检测的功率因数或无功功率，按照一定的控制规则投入或切除电容器，实现对线路进行无功补偿。在低压配电网中有相当一部分是感性负荷，它不仅要消耗大量的有功功率，也要吸收很多的无功功率，从而使功率因数

智能无功补偿控制器地设计

工程设计项目名称：智能无功补偿控制器的设计

智能无功补偿控制器的设计摘要：随着社会的发展，社会用电量的急剧增加，大量低功率因素的负荷接入电网对电网形成的巨大挑战。而且现在用户对电能质量的要求越来越高，同时也为了电网的安全运行，需要平衡无功负荷功率。在低压供电系统中，低压无功补偿装置的功能就是向感性负载设备就近提供无功功率，低压无功补偿控制器是无功补偿装置的核心，采用检测电网运行参数，减少了运算量，提高电网参数辨识的精度，并可以简化系统软件设计。控制器以MCU处理器为控制核心，采用功率因数控制方式来检测电压电流并计算出功率因数、无功功率，按照一定的控制规律投切电容器组，实现无功补偿。本文首先介绍无功补偿的基本原理，再详细介绍基于STM32F103RBT6和ATT7022E的无功补偿控制器的设计。关键词：无功补偿、控制器、功率因数、STM32F103RBT6、ATT7022E 一、引言电力是我国的主要二次能源，随着国民经济的发展，节电降耗，减少生产成本是企业追逐的目标。但是电力系统中先天性的存在着大量的无功负荷，这些无功负荷来自电力线路、电力变压器以及用户的用电设备。系统运行中大量的无功功率将降低系统的功率因数，增大线路电压损失和电能损失，严重影响着电力企业的经济效益，解决这些问题的一个有效途径就是进行无功补偿。功率因数的提高，不仅能提高供电设备的供电能力，而且可以降低电力系统的电压损失，减少电压波动，改善电能质量，降低电能损耗，从而节省电力提高企业的经济效益。同时，在现代电力企业中，功率因数是考核配电网运行的重要指标。为达到考核指标，必须结合本地区的具体情况，进行无功的规划,其规划的目的是：