當(dāng)前，許多工礦企業(yè)使用的功率因數(shù)補(bǔ)償器大部分是采用三相同時(shí)補(bǔ)償?shù)姆绞?，這在三相負(fù)載對(duì)稱或基本對(duì)稱時(shí)補(bǔ)償效果較好的。但現(xiàn)在許多用電對(duì)象是大量的不對(duì)稱三相負(fù)載，雖然這些單件負(fù)載的無功損失不大，但作為整個(gè)單位或一個(gè)區(qū)域積少成多，其功率損失也不可小視。顯然，對(duì)這類三相不對(duì)稱負(fù)載的用電戶必須采用各相分別補(bǔ)償?shù)姆绞教岣吖β室驍?shù)。

在本文中，采用PIC16C72單片機(jī)實(shí)現(xiàn)三相不對(duì)稱負(fù)載的無功補(bǔ)償，并提出了補(bǔ)償電容容量的優(yōu)選算法及負(fù)載性質(zhì)判定算法。

2 補(bǔ)償電容容量的優(yōu)選算法

為使補(bǔ)償?shù)娜萘窟x擇更加合理和適用，我們對(duì)補(bǔ)償?shù)墓ぷ鳝h(huán)境和實(shí)際情況進(jìn)行測(cè)量和定性，來決定此補(bǔ)償器的具體補(bǔ)償容量，以達(dá)到非常合理和有效的補(bǔ)償效果。

根據(jù)無功功率容量的計(jì)算表達(dá)式：

其中：kb：無功補(bǔ)償?shù)木C合投資率（元/kVar）;

U：網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行電壓（V）;

Q1，Q2：補(bǔ)償前后的無功功率（kVar）;

Q：補(bǔ)償裝置的無功容量（kVar）;

Pd：變壓器的短路有功功率（kW）;

SN：變壓器的額定容量（kVA）;

β：?jiǎn)挝浑妰r(jià)（元/kWh）;

i：無功補(bǔ)償裝置綜合運(yùn)維費(fèi)率（%），根據(jù)銀行利率和折舊而定;

n：無功裝置使用年限，一般以電容器壽命10年估計(jì)。

3 負(fù)載性質(zhì)判定（相位測(cè)量）算法

負(fù)載性質(zhì)（感性和容性）的判定決定著補(bǔ)償電容的投切情況，直接影響著輸電線路上的功率因數(shù)，對(duì)功率因數(shù)和用電質(zhì)量的改善有著決定性作用。而負(fù)載性質(zhì)又由線路中電壓和電流的相位差決定。

因此，電壓和電流相位差的準(zhǔn)確測(cè)量決定著用電線路的無功功率計(jì)算的準(zhǔn)確性以及投切電力電容的合理性，他對(duì)整個(gè)補(bǔ)償系統(tǒng)都是非常重要的。

為了能夠準(zhǔn)確地測(cè)量相位，我們采用數(shù)字鑒相法。所謂數(shù)字鑒相是指通過將兩路信號(hào)比相，在鑒相輸出信號(hào)的正脈沖內(nèi)填入高速脈沖，通過記錄填入的脈沖數(shù)來測(cè)相位差。

PIC16C72單片機(jī)自身會(huì)產(chǎn)生高速的數(shù)字時(shí)鐘脈沖，這就可以直接利用該單片機(jī)的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行相位的測(cè)量。電壓與電流的波形關(guān)系如圖1所示。

A相電壓UA，A相電流iA與比較器Ull，U12的輸出電壓波形U1，U4的關(guān)系，顯然△t與U4，iA之間的相位差φA成正比，△又與u1，u4正跳變時(shí)定時(shí)器T1計(jì)數(shù)值之差△n成正比，這樣只要得到△n就可得出φA的值。該系統(tǒng)中，PICl6C72采用12MHz晶振，定時(shí)器l每隔2/μs計(jì)1個(gè)數(shù)。定時(shí)器1是16位計(jì)數(shù)器，他從0～65 536不停的循環(huán)增1計(jì)數(shù)運(yùn)行;定時(shí)器2是8位計(jì)數(shù)器，他從0～256循環(huán)計(jì)數(shù)，預(yù)、后分頻各16倍，An的計(jì)算式：

△n=（B一A ×256）+65 53× N

其中：A為u1發(fā)生正跳變時(shí)定時(shí)器的值;B為u4發(fā)生正跳變時(shí)的定時(shí)器的值;N為2個(gè)事件發(fā)生的間隔期間定時(shí)器的溢出次數(shù)。

因此△n為：

△t=△n ×2 ×10-6（s）

因?yàn)椤鱪的最小值小于5ms（工作信號(hào)的1/4周期），而T1從0～65 536計(jì)數(shù)的時(shí)間是：

65 536 ×2 × 10-6 （s）=131.072（ms）

因而在u1發(fā)生正跳變到u4發(fā)生正跳變之間T1溢出的次數(shù)最多為1，即N只有2個(gè)取值：0和1，電壓uA與電流iA的相位差φA為：

根據(jù)保持寄存器和時(shí)間寄存器記錄的8次事件可得出4個(gè)φA值，經(jīng)過數(shù)據(jù)中值濾波、平均值濾波即可得到較準(zhǔn)確的φA值。再通過查表法得到A相功率因數(shù)COSφA。同理控制多路模擬開關(guān)可測(cè)出B相，C相的相位差和功率因數(shù)。

編輯：jq