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1 引言
智能開(kāi)關(guān)是單片機(jī),傳感器和電力電子開(kāi)關(guān)的結(jié)合,在電力系統(tǒng)中應(yīng)用智能開(kāi)關(guān)技術(shù),不僅可以提高電力系統(tǒng)設(shè)備的使用壽命,而且能夠提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性,同時(shí)能夠一定程度的節(jié)約電能。正因?yàn)橹悄荛_(kāi)關(guān)具有明顯的優(yōu)勢(shì),所以在電力系統(tǒng)中應(yīng)用智能開(kāi)關(guān)技術(shù)具有廣闊的前景。智能開(kāi)關(guān)的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
以單片機(jī)作為中央控制單元,機(jī)在預(yù)先編制好的指令(即軟件程序)的驅(qū)動(dòng)下,控制整個(gè)硬件電路工作,完成系統(tǒng)各項(xiàng)功能。具有當(dāng)?shù)責(zé)o線通訊口,能對(duì)下位機(jī)進(jìn)行控制;同時(shí)也具備遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)接口。鍵盤(pán)用于修改和設(shè)定定值,電壓上下限、電流上限值等;LCD用于顯示定值及各種運(yùn)行狀態(tài)。單片機(jī)獲得電壓、電流、相角值后進(jìn)行分析計(jì)算出功率因數(shù)、三相不平衡參數(shù)等,判斷是否正常。并通過(guò)周期值和設(shè)定值,控制開(kāi)關(guān)的閉合與關(guān)斷。
2 實(shí)現(xiàn)通交阻直 
電路原理如上圖所示由續(xù)流二極管、電容器、復(fù)合按鈕及交流接觸器組成的并聯(lián)二極管型交流接觸器節(jié)電線路。為復(fù)合(常開(kāi)常閉)按鈕,為停止按鈕。當(dāng)按下時(shí), 電源電壓直接加到接觸器繞組上,常開(kāi)觸點(diǎn)閉合自鎖,電容器充電;在松開(kāi)瞬間,繞組由于電容器繼續(xù)充電仍維持吸合,同時(shí),復(fù)位后,續(xù)流二極管便并聯(lián)于接觸器繞組兩端。此后,在交流電的正半周時(shí)二極管續(xù)流,使接觸器始終保持在吸合狀態(tài),從而實(shí)現(xiàn)了交流接觸器交流啟動(dòng)、直流運(yùn)行的節(jié)電工作狀態(tài)。
該電路簡(jiǎn)單實(shí)用、運(yùn)行可靠,適合所有采用交流接觸器的電力線路,節(jié)電效果明顯,同時(shí)還能延長(zhǎng)交流接觸器的壽命。
3 主要數(shù)據(jù)跟蹤
三相電壓電流的測(cè)量: 采用三個(gè)交流電壓和三個(gè)電流傳感器互感器將得到信號(hào),送給A/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行采集,由單片機(jī)對(duì)交流信號(hào)采樣、計(jì)算出電壓和電流的有效值。
溫度的測(cè)量: 采用AD590作為溫度檢測(cè)元件,其測(cè)量精度較高,它的主要特性是流過(guò)器件的電流(mA)等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度(開(kāi)爾文)度數(shù)。
相位角的測(cè)量方法:將正弦信號(hào)整型為方波,再利用方波的邊沿作為中斷源觸發(fā)中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)。
具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為:交流電壓和電流信號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)放分別整形為方波,經(jīng)過(guò)光電隔離加以整理并去掉負(fù)半波,經(jīng)過(guò)施密特觸發(fā)器整形為T(mén)TL電平的波形。獲得了電壓和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換來(lái)的TTL信號(hào),來(lái)求得相位角。
整形后的電壓信號(hào)輸入AVR的外部中斷引腳,上升沿觸發(fā)中斷。單片機(jī)接收到上升沿觸發(fā)中斷后,將定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1清零并開(kāi)始計(jì)數(shù),直到下一個(gè)上升沿中斷的到來(lái),時(shí)間間隔即為一個(gè)周期。其倒數(shù)即為頻率。
整形后的電流信號(hào)輸入AVR的輸人捕獲引腳ICP,通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部的ICP寄存器讀取。由其值與周期值的比值,可計(jì)算出相位角,并推斷出電壓和電流之間的時(shí)間關(guān)系。
5 結(jié)語(yǔ)
這種基于單片機(jī)的智能開(kāi)關(guān)無(wú)論從功能、適應(yīng)性、精確度等方面都能達(dá)到現(xiàn)在社會(huì)需要,對(duì)整個(gè)裝置系統(tǒng)的考慮,從技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上、穩(wěn)定性等綜合思考,以達(dá)到一個(gè)比較好的綜合指標(biāo),滿足用戶的需求。
參考文獻(xiàn)
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[2]丁元杰.單片機(jī)微機(jī)原理及應(yīng)用,第二版.機(jī)械工業(yè)出版社.
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