靜止型動態(tài)無功補償裝置

1、靜止型動態(tài)無功補償裝置摘 要隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，各行各業(yè)對供電可靠性和供電質(zhì)量提出了更高的要求。由于配電網(wǎng)處于電網(wǎng)的末端，用戶多為低壓用戶，許多用電器的功率因數(shù)很低，且不帶補償裝置，這給電網(wǎng)帶來很大的功率負擔和額外線損，為了維護電力系統(tǒng)穩(wěn)定、保證電能質(zhì)量和安全運行，對電網(wǎng)末端變壓器進行就地無功補償很有必要。本文利用專用三相電能專用芯片ATT7022B為核心構(gòu)成的采樣控制器，實時檢測電網(wǎng)的電壓、電流，有功、無功、功率因數(shù)，根據(jù)用電負荷情況，通過51單片機控制電容器組的自動投、切，實現(xiàn)無功功率的無功補償，并利用12232液晶顯示器顯示當前的有功、無功、功率因數(shù)等參數(shù)。關(guān)鍵字：功率因

2、數(shù)，無功補償，ATT7022B，單片機Static Dynamic Var CompensatorAbstractKEYWORDS: POWER FACTOR,VAR COMPENSATE,ATT7022B,SINGLE CHIP MICROCOMPUTER目錄摘 要I1 緒論11.1 無功補償?shù)囊饬x11.2 靜止無功補償技術(shù)的發(fā)展21.2.1 靜止無功補償?shù)淖饔门c類型21.2.2 SVC裝置的控制系統(tǒng)簡介3無功補償?shù)念愋?1.3.1 課題來源101.3.2 主要研究內(nèi)容112 功率因數(shù)122.1 功率因數(shù)的定義122.2 功率因數(shù)的意義12功率因數(shù)對電氣設(shè)備的影響12功率因數(shù)對電力系統(tǒng)的影響

3、132.2.3 補償?shù)慕Y(jié)果143 系統(tǒng)的芯片介紹163.1 DSP(ATT7022B)芯片介紹163.1.1 芯片特性163.1.2 功能簡介163.1.3 電源監(jiān)控電路173.1.4 系統(tǒng)復(fù)位173.1.5 與單片機的接口技術(shù)183.2單片機介紹20單片機的硬件20單片機的總線213.3 LCD 液晶顯示器223.3.1 液晶顯示器的基本特性234 硬件的系統(tǒng)設(shè)計284.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計284.1.1 基本理論284.1.2 ATT7022B的外圍電路294.2 控制器的硬件設(shè)計30系統(tǒng)的基本工作原理314.2.2 無功電流的檢測及補償容量的確定314.2.3 時鐘和復(fù)位電路的設(shè)計314

4、.2.4 鍵盤和液晶顯示電路324.2.5 電源電路的設(shè)計344.2.6 投切電路的控制設(shè)計354.3系統(tǒng)的特點36結(jié)論37致謝38參考文獻39國民經(jīng)濟的高速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高帶來了電力負荷的高速增長。尤其是近兩、三年來，由于電力負荷增長迅猛，而發(fā)電裝機容量和輸配電能力不足，造成全國近20個省市電力供應(yīng)緊張，部分省市出現(xiàn)限電拉閘 1。與此同時，隨著電力市場的開放，電力用戶對電能質(zhì)量的要求也在提高；電力生產(chǎn)與供應(yīng)企業(yè)也比以往任何時候都重視電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性和電能質(zhì)量與無功功率有重大的關(guān)系。無功功率是電力系統(tǒng)一種不可缺少的功率。大量的感性負荷和電網(wǎng)中的無功功率損耗

5、，要求系統(tǒng)提供足夠的無功功率，否則電網(wǎng)電壓將下降，電能質(zhì)量得不到保證。同時，無功功率的不合理分配，也將造成線損增加，降低電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。無功功率從何而來？顯然，發(fā)電機提供的無功功率相對負荷和網(wǎng)絡(luò)對無功功率的需求來說只是“杯水車薪”，僅僅依靠發(fā)電機提供無功功率也是極不經(jīng)濟的。無功功率最主要的來源是利用各種無功功率補償（以下簡稱無功補償）設(shè)備在電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)進行無功補償。因此，無功補償是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它是保證電能質(zhì)量和實現(xiàn)電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行的基本手段。低壓電力用戶量大面廣，其負荷的功率因數(shù)又大都比較低，因此在低壓電網(wǎng)中進行無功功率的就地補償是整個電力系統(tǒng)無功補償?shù)闹匾h(huán)節(jié)。低壓電

6、網(wǎng)的無功補償主要采用并聯(lián)電容器進行，它包括固定電容器（FC）補償和自動投切電容器的動態(tài)補償以及兩者混合補償?shù)确绞?。電力負荷是隨時變化的，所需要的無功功率也是隨時變化的，為了維持無功平衡，要求無功補償設(shè)備實行補償，即要根據(jù)無功負荷的變化及時投切電容器。以往的低壓動態(tài)無功補償設(shè)備以機械開關(guān)（接觸器）作為電容器的投切開關(guān)，機械開關(guān)不僅動作速度慢，而且會產(chǎn)生諸如涌流沖擊、過電壓、電弧重燃等現(xiàn)象，開關(guān)本身和電容器都容易損壞。據(jù)調(diào)查，我國過去使用的自動投切電容器無功補償裝置在使用3年后損壞率達75。隨著電力電子技術(shù)和微機控制技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了智能型的動態(tài)無功補償裝置。這種以電力電子器件作為無

7、功器件（電容器、電抗器）的控制或開關(guān)器件的動態(tài)無功補償裝置被稱為靜止無功補償裝置（SVC：Static Var Compensator）。SVC是動態(tài)無功補償技術(shù)的發(fā)展方向，它正成為傳統(tǒng)無功補償裝置的更新?lián)Q代產(chǎn)品。正因為如此，本課題選擇這一技術(shù)領(lǐng)域進行研究。1.2.1 靜止無功補償?shù)淖饔门c類型對電力系統(tǒng)中無功功率進行快速的動態(tài)補償，可以實現(xiàn)如下的功能： （1）對動態(tài)無功負荷的功率因數(shù)校正。 （2）改善電壓調(diào)整。 （3）提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)穩(wěn)定性，阻尼功率振蕩。 （4）降低過電壓。 （5）減少電壓閃變。 （6）阻尼次同步振蕩。 （7）減少電壓和電流的不平衡。應(yīng)當指出，以上這些功能雖然是相互關(guān)

8、聯(lián)的，但實際的靜止無功補償裝置往往只能以其中某一條或某幾條為直接控制目標，其控制策略也因此而不同。此外，這些功能有的屬于對一個或幾個在一起的負載的補償效果（負載補償），有的則是以整個輸電系統(tǒng)性能的改善和傳輸能力的提高為目標（輸電補償），而改善電壓調(diào)整，提高電壓的穩(wěn)定度，則可以看作是兩者的共同目標。在不同的應(yīng)用場合，對補償裝置容量的要求也不一樣。以電弧爐、電解、軋機等大容量工業(yè)沖擊負荷為直接補償對象的無功補償裝置，要求的容量較小，而以電力系統(tǒng)性能為直接控制目標的系統(tǒng)用無功補償裝置，則要求具有較大的容量，往往達到幾十或幾百兆乏。早期的無功補償裝置的典型代表是同步調(diào)相機。同步調(diào)相機能進行動態(tài)的無功補

9、償，至今在無功補償領(lǐng)域中還在使用，而且隨著控制技術(shù)的進步，其控制性能還有所改善。但同步調(diào)相機是一種旋轉(zhuǎn)的機械被靜止無功補償裝置（SVC）所取代。SVC近年來獲得了很大發(fā)展，已廣泛用于輸電系統(tǒng)和供電系統(tǒng)的無功補償。早期的SVC是飽和電抗器（SR）型的，盡管它具有靜止型的優(yōu)點，但它需要工作在飽和狀態(tài)，損耗和噪聲都很大，而且存在非線性的問題，因而未能占據(jù)SVC的主流。采用并聯(lián)電容器進行無功補償有一系列的優(yōu)點，因而在電力系統(tǒng)的無功補償中獲得廣泛應(yīng)用。隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，晶閘管開始用于SVC裝置中，出現(xiàn)了晶閘管控制電抗器（TCR）和晶閘管投切電容器（TSC）這兩種基本結(jié)構(gòu)型式的SVC，以及它們的

10、混合裝置，如TCRTSC、TCRFC等。使用晶閘管對無功器件（電容器和電抗器）進行投切或控制的優(yōu)點是響應(yīng)速度快，可以頻繁投切。因此，使用晶閘管的靜止無功補償裝置近年來發(fā)展很快，靜止無功補償裝置（SVC）這個詞往往專指使用晶閘管等電力電子開關(guān)器件的靜止無功補償裝置。1977年，美國GE公司首次在實際電力系統(tǒng)中演示運行了其使用晶閘管的靜止無功補償裝置。1978年，在美國電力研究院（EPRI）的支持下，西屋電氣公司（Westinghouse Electric Corp）制造的使用晶閘管的靜止無功補償裝置投入實際運行。隨后，世界各大電氣公司都競相推出了各具特點的系列產(chǎn)品。我國也先后引進了數(shù)套這類裝置。

11、由于使用晶閘管的靜止無功補償裝置具有優(yōu)良的性能，所以，自20世紀80年代以來，在世界范圍內(nèi)其市場一直在迅速而穩(wěn)定地增長，已占據(jù)靜止無功補償裝置的主導地位。1.2.2 SVC裝置的控制系統(tǒng)簡介SVC控制系統(tǒng)由位于遠程通過網(wǎng)絡(luò)連接的遠程主機、上位機、監(jiān)控保護系統(tǒng)以及位于現(xiàn)場的下位機DSP控制器、TCR脈沖發(fā)生板、TSC脈沖發(fā)生板等組成，如圖21所示。遠程主機是指通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與上位機進行相連接的工控機，通過網(wǎng)絡(luò)可以監(jiān)控位于不同地域SVC運行狀態(tài)、實時數(shù)據(jù)進行查看、修改、記錄存盤。上位機指的是一臺遠離現(xiàn)場的工控機，它通過串口與下位機進行通信，并且通過局域網(wǎng)與現(xiàn)場的監(jiān)測系統(tǒng)進行相連，其主要作用就是根據(jù)用

12、戶或設(shè)備調(diào)試人員的要求，修改控制算法、計算控制參數(shù)、定制控制方式，并將這些信息傳遞給下位機：同時，上位機也可以通過和監(jiān)測系統(tǒng)通信，對現(xiàn)場設(shè)備的運行情況進行實時監(jiān)測，從而在遠程對現(xiàn)場的SVC裝置進行控制。監(jiān)控保護系統(tǒng)主要功能是通過與上位機進行實時通訊，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的保護閥值進行判斷系統(tǒng)是否正常運行，如果有超過保護閥值的還有根據(jù)其保護的等級判斷其是報警、裝置與系統(tǒng)脫離等?？傊?，監(jiān)控保護系統(tǒng)就是時刻監(jiān)控并保護整個SVC裝置在正常的運行范圍之內(nèi)。下位機指的是位于現(xiàn)場的SVC控制器，它是整個SVC控制系統(tǒng)的重中之重。SVC控制器由三個部分構(gòu)成：DSP主控制板、TCR脈沖發(fā)生板和TSC過零觸發(fā)板。其中D

13、SP主控制板根據(jù)上位機的參考設(shè)定及系統(tǒng)運行狀態(tài)確定SVC應(yīng)當輸出的TCR相位信號和TSC的投切指令；TCR脈沖發(fā)生板根據(jù)DSP主控制板輸出的移相角信號和同步電壓信號發(fā)出高頻的電脈沖信號；TSC過零觸發(fā)板則根據(jù)DSP主控制板輸出的投切指令產(chǎn)生投切電容器的高頻電脈沖信號。 圖1.1 SVC裝置的控制系統(tǒng)組成1.2.3無功補償?shù)念愋?同步調(diào)相機調(diào)相機是電網(wǎng)中最早使用的無功補償裝置。調(diào)相機的基本原理與同步發(fā)電機沒有區(qū)別，它不發(fā)有功功率只輸出無功電流，因此不需要原動機拖動，沒有啟動電機的調(diào)相機也沒有軸伸，實質(zhì)就是相當于一臺在電網(wǎng)中空轉(zhuǎn)的同步發(fā)電機。調(diào)相機的工作是通過改變激磁電流的大小來實現(xiàn)無功功率的調(diào)節(jié)

14、。當增加激磁電流時，其輸出的容性無功電流增大。當減小激磁電流時，其輸出的容性無功電流減小。當激磁電流減小到一定程度時，輸出無功電流為零，只有很小的有功電流用于彌補調(diào)相機的損耗。當激磁電流進一步減小時，輸出感性無功電流。在系統(tǒng)電壓偏低時，過勵磁運行供給無功功率而將系統(tǒng)電壓調(diào)高；在系統(tǒng)電壓偏高時，欠勵磁運行吸收系統(tǒng)多余的無功功率而將電壓調(diào)低。調(diào)相機容量大、有較大的過負荷能力、對諧波不敏感、可以雙向、連續(xù)調(diào)節(jié)：能獨立地用調(diào)節(jié)勵磁來調(diào)節(jié)無功的大?。徊⑶揖哂挟旊娋W(wǎng)電壓下降時輸出無功電流自動增加的特點。但其價格高，效率低，運行成本高；起動、運行、維修復(fù)雜；動態(tài)調(diào)節(jié)響應(yīng)慢：不適應(yīng)太大或太小的補償；發(fā)生失磁故

15、障時將加重系統(tǒng)的電壓波動。2并聯(lián)電容器補償并聯(lián)電容器補償是目前應(yīng)用最廣的一種無功補償方式，其電壓等級和補償容量可以通過電容器的串聯(lián)、并聯(lián)來實現(xiàn)，理論上可以達到任何的電壓等級和補償容量。由于沒有旋轉(zhuǎn)部件，因此運行時基本上沒有噪聲。并且目前隨著無功補償電容器技術(shù)的發(fā)展，高壓電容器的損耗率已降至0.05以下，又有調(diào)相機的有功損耗滿載時所占額定功率的1.85.5，50額定負載時占2.99，25額定負載時高達515，而且自愈式電容器其自身都有自愈能力使得其可靠性大大提高。1999年底全國電網(wǎng)調(diào)相機與并聯(lián)電容器容量之比已達l：25.6左右。由于電容器阻抗與頻率成反比，因此對于系統(tǒng)中的高次諧波呈現(xiàn)低阻抗，易

16、于系統(tǒng)阻抗形成串并聯(lián)諧振，對系統(tǒng)中的諧波進行放大。同時由于大量諧波的流入易引起電容器的過負荷運行，使電容器發(fā)熱超過設(shè)計值，減少電容器的使用壽命。并聯(lián)電容器補償具有功率損耗小、投資少、可自動投切、維護簡易、容量可任意選擇等特點，但不能連續(xù)調(diào)節(jié)、負荷調(diào)節(jié)特性差，這是由于當無功負荷增大，電容器的補償容量與電壓的平方成正比()，因電壓下降而無功輸出減小，故調(diào)壓效果下降：對系統(tǒng)中的高次諧波有放大作用，在諧波電流過大時，可能引起內(nèi)部過熱，嚴重時甚至引起爆炸。3并聯(lián)電抗器并聯(lián)電抗器調(diào)壓主要用在超高壓(330kV及以上)系統(tǒng)的線路上，其主要功能是：吸收容性電流，補償容性無功，使系統(tǒng)達到無功平衡；削弱電容效應(yīng)，

17、限制系統(tǒng)的工頻電壓升高及操作過電壓。其不足之處是容量固定的并聯(lián)電抗器，當線路傳輸功率接近自然功率時，會使線路電壓過分降低，且造成附加有功損耗，但若將其切除，則線路在某些情況下又可能因失去補償而產(chǎn)生不能允許的過電壓。4靜止無功補償器靜止無功補償器(SVC)是用戶電力技術(shù)(Customer Power，CusPow)的一種，是20世紀70年代初期發(fā)展起來的新技術(shù)?！办o止”是針對旋轉(zhuǎn)的同步調(diào)相機而言的，國內(nèi)多稱其為動態(tài)無功補償器，這是針對固定電容器組(Fixed Capacitor，F(xiàn)C)而言。SVC是通過控制晶閘管的導通角來快速調(diào)節(jié)并聯(lián)電抗器的大小或投切電容器組。它對調(diào)節(jié)負荷功率因數(shù)、穩(wěn)定和平衡系

18、統(tǒng)電壓、消除流向系統(tǒng)的高次諧波電流、平衡三相負荷等有顯著的作用14J。將它裝設(shè)于高壓輸電系統(tǒng)可用以控制長距離輸電線路甩負荷、空載效應(yīng)等引起的動態(tài)過電壓，改善系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，抑制系統(tǒng)的無功功率及電壓振蕩。它具有價格適中，性能可靠等特點。SVC最基本的兩種類型結(jié)構(gòu)為晶閘管相控電抗器型(Thyristor Phase Controlled Reactor，TCR)和晶閘管投切電容器型(Thyristor Switched Capacitor，TSC)。TCR和TSC可以相互之間組成TCR+TSC，或者與FC組成TCR+FC和TCR+TSC+FC等混合型結(jié)構(gòu)，對于負載補償絕大多數(shù)采用TCR+FC型。

19、以下就各類型結(jié)構(gòu)及其特點進行說明。5TCR型TCR是由一對相反極性并聯(lián)的晶閘管(串)和控制的電抗器串聯(lián)組成。其電路原理圖及電流波形如圖1.2所示。Thl與Th2為兩個反并聯(lián)的晶閘管。圖1.2 TCR的電路圖和電流波形在電壓的每個正的或負的半周期中，從電壓峰值到電壓過零點的問隔內(nèi)，觸發(fā)晶閘管(串)，承受正向電壓的晶閘管(串)導通，電抗器進入投入狀態(tài)。一般用控制角口來表示晶閘管(串)的觸發(fā)瞬間，它是從電壓過零點到觸發(fā)時刻的角度，它的大小決定了流過電抗器電流f的大小，相當于改變電抗器的電抗值。如果晶閘管(串)在電源電壓峰值時準確地導通，即其脈沖觸發(fā)相角為90時，為完全導通，此時回路電流i與晶閘管短路

20、時相等，電流基本上是無功的。滯后于電壓約90，其中包含少量的同相分量，這是由電抗器和晶閘管(串)的有功損耗引起的。當為90180時晶閘管為部分導通，此時i要小于90時的值以公式表達為：式中，UTCR的交流端電壓有效值；電抗器的基頻電抗，；晶閘管導通角；將式(11)用傅立葉級數(shù)展開，可得f的基頻分量為:因此，改變的大小就控制了回路基頻電流的大小，即控制了回路的基頻感性無功輸出的大小。對基波而言，晶閘管控制的電抗器可以看成一個可控電納，其等效的電納值和控制角口的關(guān)系如下:圖1.3 與之間的關(guān)系曲線與，之間的關(guān)系曲線如圖1.3所示。基于這種關(guān)系的控制就叫做相控。TCR通常有六脈沖電抗器及十二脈沖電抗

21、器兩種類型。6TSC晶閘管投切電容器由一對相反極性并聯(lián)的晶閘管(串)與電容器以及一電抗器串聯(lián)而成。其電路原理圖及工作特性如圖1.4所示，根據(jù)負載感性無功功率的變化，切除或投入電容器組。 圖1.4 TSC電路原理及工作特性曲線用反極性并聯(lián)的晶閘管(串)作為投切電容器組的開關(guān)，它比斷路器開關(guān)響應(yīng)更迅速，可靠性更高。電抗的作用是防止電容器突然投入時電流變化率di/dt在晶閘管可以接受的程度以內(nèi)。用晶閘管(串)投切電容器組時，通常選取晶閘管閥兩端電壓過零點作為觸發(fā)晶閘管的時刻，大大降低合閘涌流和合閘過電壓。在晶閘管兩端電壓為零時刻給予晶閘管觸發(fā)脈沖，使其導通，電容器被投入；停止發(fā)出脈沖，晶閘管在電流過

22、零時自然關(guān)斷，電容器被切除。TSC的優(yōu)點是TSC中的電容器只有投入(晶閘管導通)和切除(晶閘管不導通)兩個狀態(tài)，所以不產(chǎn)生諧波，但無功功率的補償容量是跳躍的，大小等于單個電容器組的容量，且響應(yīng)速度較差。在負荷產(chǎn)生諧波電流大的場合，如冶金企業(yè)、電氣化鐵道等，TSC的運行將是不可靠的，因為諧波的注入使得并聯(lián)電容器出現(xiàn)過流、過壓及過熱情況而導致電容器擊穿、“鼓肚”甚至爆炸事件。7TCR+TSC混合型TCR+TSC混合型SVC裝置一般使用擰組電容器及一組晶閘管相控電抗器，其基本運行原理是：當系統(tǒng)電壓低于設(shè)定的運行電壓時，則需根據(jù)需要補償?shù)娜菪詿o功量，投入適當組數(shù)的電容器組，并略有一點正偏差(即過補償)

23、，此時再用晶閘管相控電抗器的感性無功功率來抵消這部分過補償?shù)娜菪詿o功功率；而當系統(tǒng)電壓高于設(shè)定的運行電壓時，則切除所有的電容器組，TCR+TSC混合型SVC裝置此時只有TCR運行。其原理及電壓電流特性曲線示于圖l.5所示。這種型式的SVC裝置，TCR的運行特性會“插入”電容器特性之間。如果TCR的特性有一個小的J下斜率，則合成的特性將如圖中的實線所示。從圖中可知，TCR的電流額定值應(yīng)當稍大于一組電容器在額定電壓下的值，否則就會得到圖中陰影所示的死區(qū)。圖l.5 (TCR+TSC)原理圖和可能的工作特性曲線8TCTTCT是一種特殊TCR，如圖1.6所示，由晶閘管控制高漏抗變壓器的二次側(cè)電流。高漏抗

24、變壓器的漏抗可達70以上，晶閘管接在變壓器二次側(cè)，并聯(lián)均流時可承受大的電流，而變壓器一次側(cè)可接至高電壓的母線上。由于TCT的漏磁很大，因此必須加強變壓器箱體對漏磁的屏蔽。而當TCT用于電弧爐等三相不平衡負荷的無功補償、并將TCT作成三相變壓器型式時，其鐵芯必須有兩邊芯柱作為零序磁通的閉合鐵心磁路。但由于高漏抗變壓器造價較高，在工程上一般大于30MVar的SvC多不采用TCT而采用TCR。圖l.6 TCT原理圖9靜止無功發(fā)生器靜止無功發(fā)生器(Static var Generator，SVG)也被稱為靜止同步補償器(STATCOM)，是在20世紀80年代以來出現(xiàn)的更為先進的靜止無功補償裝置。圖1.

25、7所示，為SVG的基本構(gòu)成，它由直流電容、電壓型變流器和與系統(tǒng)連接的變壓器構(gòu)成。裝置中6個可關(guān)斷晶閘管(GTO/IGBT)分別與6個二極管反向并聯(lián)，適當控制GTOlGBT的通斷，可以把電容器C上的直流電壓轉(zhuǎn)變成為與電力系統(tǒng)電壓同步的三相交流電壓，裝置的交流側(cè)通過電抗器或變壓器并聯(lián)接入系統(tǒng)。適當控制逆變器的輸出電壓就可以靈活地改變SVG的運行工況，使其處于容性負荷、感性負荷或零負荷狀態(tài)。與SVC相比，SVG的響應(yīng)速度更快，運行范圍更寬，諧波電流含量更小，尤其重要的是，電壓較低時SVG仍可向系統(tǒng)注入較大的無功電流。在穩(wěn)態(tài)情況下，SVG的直流側(cè)和交流側(cè)之間沒有有功功率交換，無功功率在三相之間流動，因

26、此它的直流儲能元件(電容器)只需要較小容量的電容即可。圖l.7 SVG系統(tǒng)原理圖和電壓電流特性曲線與SVC相比，SVG的調(diào)節(jié)速度更快且不需要大容量的電容、電感等儲能元件，諧波含量小，同容量占地面積小，在系統(tǒng)欠壓條件下無功調(diào)節(jié)能力強。此外，SVG裝置用銅和鐵較少，且有優(yōu)良的補償特性，因此是新一代無功補償裝置的代表，有很大的發(fā)展前途。1.3.1 課題來源本課題是針對國內(nèi)現(xiàn)有的電容器自動投切裝置存在下列問題而提出的：（1）采用接觸器或斷路器作投切開關(guān)，無法實現(xiàn)零電壓（電網(wǎng)電壓與電容器電壓之差）投切，這樣會產(chǎn)生很大的涌流沖擊，容易損壞電力電容器和投切開關(guān)等設(shè)備。（2）采用機械開關(guān)投切無法實現(xiàn)分相投切，

27、這樣在三相負荷不平衡時達不到補償效果，并可能出現(xiàn)某些相過補償。（3）投切判據(jù)單一，通常根據(jù)以下五種方法之一來對電容器進行投切：電網(wǎng)電壓高低、無功功率方向、功率因數(shù)大小、負荷電流大小、晝夜時間劃分。很明顯，這種投切方式無法做到最優(yōu)化補償，有時還會出現(xiàn)過補償。以功率因數(shù)作為投切判據(jù)的無功補償裝置，在小負荷情況下會出現(xiàn)投切振蕩。 主要研究內(nèi)容1.功率因數(shù)的檢測技術(shù)。2.無功補償?shù)目刂品桨浮?.專用芯片DSP(ATT7022B)的技術(shù)性能、與單片機的接口及讀寫技術(shù)。4.單片機自動補償控制方案。2 功率因數(shù)2.1 功率因數(shù)的定義在交流電路中，電壓與電流之間的相位差()的余弦叫做功率因數(shù)，用符號cos表示

28、，在數(shù)值上，功率因數(shù)是有功功率和視在功率的比值，即功率因數(shù)的大小與電路的負荷性質(zhì)有關(guān)， 如白熾燈泡、電阻爐等電阻負荷的功率因數(shù)為1，一般具有電感或電容性負載的電路功率因數(shù)都小于1。功率因數(shù)是電力系統(tǒng)的一個重要的技術(shù)數(shù)據(jù)。功率因數(shù)是衡量電氣設(shè)備效率高低的一個系數(shù)。功率因數(shù)低，說明電路用于交變磁場轉(zhuǎn)換的無功功率大， 從而降低了設(shè)備的利用率，增加了線路供電損失。所以，供電部門對用電單位的功率因數(shù)有一定的標準要求。 (1) 最基本分析：拿設(shè)備作舉例。例如：設(shè)備功率為100個單位，也就是說，有100個單位的功率輸送到設(shè)備中。然而，因大部分電器系統(tǒng)存在固有的無功損耗，只能使用70個單位的功率。很不幸，雖然

29、僅僅使用70個單位，卻要付100個單位的費用。在這個例子中，功率因數(shù)是0.7 (如果大部分設(shè)備的功率因數(shù)小于0.9時，將被罰款)，這種無功損耗主要存在于電機設(shè)備中(如鼓風機、抽水機、壓縮機等)，又叫感性負載。功率因數(shù)是電能的計量標準。 (2) 基本分析：每種電機系統(tǒng)均消耗兩大功率，分別是真正的有功功率(叫千瓦)及電抗性的無功功率。功率因數(shù)是有功功率與視在功率間的比率。功率因數(shù)越高，有功功率與視在功率間的比率便越高，系統(tǒng)運行則更有效率。 (3) 高級分析：在感性負載電路中，電流波形峰值在電壓波形峰值之后發(fā)生。兩種波形峰值的分隔可用功率因數(shù)表示。功率因數(shù)越低，兩個波形峰值則分隔越大。無功功率補償能

30、使兩個峰值逐漸接近在一起，從而提高系統(tǒng)運行效率。2.2 功率因數(shù)的意義功率因數(shù)對電氣設(shè)備的影響 功率因數(shù)是交流電路的重要技術(shù)數(shù)據(jù)之一。功率因數(shù)的高低，對于電氣設(shè)備的利用率和分析、研究電能消耗等問題都有十分重要的意義。在二端網(wǎng)絡(luò)中消耗的功率是指平均功率，也稱為有功功率，它等于 由此可以看出，電路中消耗的功率P，不僅取決于電壓V與電流I的大小，還與功率因數(shù)有關(guān)。而功率因數(shù)的大小，取決于電路中負載的性質(zhì)。對于電阻性負載，其電壓與電流的位相差為0，因此，電路的功率因數(shù)最大（）；而純電感電路，電壓與電流的位相差為2，并且是電壓超前電流；在純電容電路中，電壓與電流的位相差則為（2），即電流超前電壓。在后兩

31、種電路中，功率因數(shù)都為0。對于一般性負載的電路，功率因數(shù)就介于0與1之間。一般來說，在二端網(wǎng)絡(luò)中，提高用電器的功率因數(shù)有兩方面的意義，一是可以減小輸電線路上的功率損失；二是可以充分發(fā)揮電力設(shè)備（如發(fā)電機、變壓器等）的潛力。因為用電器總是在一定電壓U和一定有功功率P的條件下工作，由公式 可知，功率因數(shù)過低，就要用較大的電流來保障用電器正常工作，與此同時輸電線路上輸電電流增大，從而導致線路上焦耳熱損耗增大。另外，在輸電線路的電阻上及電源的內(nèi)組上的電壓降，都與用電器中的電流成正比，增大電流必然增大在輸電線路和電源內(nèi)部的電壓損失。因此，提高用電器的功率因數(shù)，可以減小輸電電流，進而減小了輸電線路上的功率

32、損失。功率因數(shù)對電力系統(tǒng)的影響功率因數(shù)過低，對電力系統(tǒng)的影響很大，而尤其對電網(wǎng)企業(yè)影響最大： (1)當用戶功率因數(shù)偏低時，需要從網(wǎng)上吸收無功功率，這樣發(fā)電機組就要多發(fā)無功，而發(fā)無功也是需要能量的，它少發(fā)了有功，相當于降低了發(fā)電機的出力； (2)無功負荷在網(wǎng)上傳送，白白占用了輸、變、配電設(shè)備的資源，使上述設(shè)備利用率降低，而設(shè)備運行效率是以有功計算的，因而它使設(shè)備達不到額定功率，功率降低；為達到規(guī)定的功率，就要增大設(shè)備容量，提高了設(shè)備投資額； (3)無功影響電壓，無功的傳輸和大量消耗，使系統(tǒng)電壓不能滿足要求，線路未端會電壓很低，造成設(shè)備不能起車或達不到額定功率； (4)無功的缺乏，會使線路及電氣設(shè)

33、備中的電流增大，使損耗增大，即線損增加，增大電費支出。 用電者是1千瓦的負載，那么不管功率因數(shù)是0.5，還是0.9，他工作1小時實際上電表顯示都是1度電，而國家規(guī)定是按有功電量收費電費。 正是因為上面4點原因，用戶功率因數(shù)是0.5或是0.9，在線路上的損耗卻是不一樣的，如果各個用戶功率因數(shù)都低，合在一起就不的了了，因而要求用戶無功功率“就地補償”自己補償自己的。 補償?shù)慕Y(jié)果根據(jù)檢測自然平均功率因數(shù)在0.700.85之間。企業(yè)消耗電網(wǎng)的無功功率約占消耗有功功率的60%90%,如果把功率因數(shù)提高到0.95左右，則無功消耗只占有功消耗的30%左右。由于減少了電網(wǎng)無功功率的輸入，會給用電企業(yè)帶來效益。

34、1、節(jié)省企業(yè)電費開支。提高功率因數(shù)對企業(yè)的直接經(jīng)濟效益是明顯的，因為國家電價制度中，從合理利用有限電能出發(fā)，對不同企業(yè)的功率因數(shù)規(guī)定了要求達到的不同數(shù)值，低于規(guī)定的數(shù)值，需要多收電費，高于規(guī)定數(shù)值，可相應(yīng)地減少電費?？梢?，提高功率因數(shù)對企業(yè)有著重要的經(jīng)濟意義。2、提高設(shè)備的利用率。對于原有供電設(shè)備來講，在同樣有功功率下，因功率因數(shù)的提高，負荷電流減少，因此向負荷傳送功率所經(jīng)過的變壓器、開關(guān)和導線等供配電設(shè)備都增加了功率儲備，從而滿足了負荷增長的需要；如果原網(wǎng)絡(luò)已趨于過載，由于功率因數(shù)的提高，輸送無功電流的減少，使系統(tǒng)不致于過載運行，從而發(fā)揮原有設(shè)備的潛力；對尚處于設(shè)計階段的新建企業(yè)來說則能降低

35、設(shè)備容量，減少投資費用，在一定條件下，改善后的功率因數(shù)可以使所選變壓器容量降低。因此，使用無功補償不但減少初次投資費用，而且減少了運行后的基本電費。 3、降低系統(tǒng)的能耗。補償前后線路傳送的有功功率不變，P= IUCOS，由于COS提高，補償后的電壓U2稍大于補償前電壓U1,為分析問題方便，可認為U2U1從而導出。即,這樣線損 P減少的百分數(shù)為：當功率因數(shù)從0.700.85提高到0.95時，由(2)式可求得有功損耗將降低20%45%。 4、改善電壓質(zhì)量。以線路末端只有一個集中負荷為例，假設(shè)線路電阻和電抗為R、X,有功和無功為P、Q,則電壓損失U為：U=（PR QX）/Ue10-3(KV) 兩部分

36、損失：PR/ Ue輸送有功負荷P產(chǎn)生的；QX/Ue輸送無功負荷Q產(chǎn)生的；配電線路：X=（24）R，U大部分為輸送無功負荷Q產(chǎn)生的變壓器：X=（510）R QX/Ue=(510) PR/ Ue 變壓器U幾乎全為輸送無功負荷Q產(chǎn)生的。可以看出，若減少無功功率Q,則有利于線路末端電壓的穩(wěn)定，有利于大電動機的起動。因此，無功補償能改善電壓質(zhì)量（一般電壓穩(wěn)定不宜超過3%）。但是如果只追求改善電壓質(zhì)量來裝設(shè)電容器是很不經(jīng)濟的，對于無功補償應(yīng)用的主要目的是改善功率因數(shù)，減少線損，調(diào)壓只是一個輔助作用。3 系統(tǒng)的芯片介紹3.1 DSP(ATT7022B)芯片介紹目前的常用的功率因數(shù)的檢測方法：任意兩相的電壓與

37、另一相的電流之間的相位差。存在的問題：因為存在高次諧波的作用，過零檢測時存在多個零點，使檢測的結(jié)果不準確，甚至導致錯誤的判斷。有的資料指出進行濾波處理，但這樣會使電壓產(chǎn)生相移，導致結(jié)果不準確。三相電能專用芯片ATT7022B采用的是DSP基波分離技術(shù)，能夠精確測量三相的有功、無功、視在功率、功率因數(shù)等參數(shù)，無須計算，能夠滿足系統(tǒng)的需要，利用已有的成果可以避免重復(fù)勞動。 芯片特性高精度,在輸入動態(tài)工作范圍(1000:1)內(nèi),非線型測量誤差小于0.1%；有功測量滿足0.2S、0.5S，支持IEC 62053-22，GB/T17883-1998；無功測量滿足2級、3級，支持IEC 620533-23

38、，GB/T17882-1999；提供基波、諧波電能以及總電能測量功能；提供視在電能測量功能；提供正向和反向有功/無功電能數(shù)據(jù)；提供有功、無功、視在功率參數(shù)；提供功率因數(shù)、相角、線頻率參數(shù)；提供電壓和電流有效值參數(shù)；有效精度優(yōu)于0.5%；提供電壓、電流相序檢測功能；提供三相電壓、電流矢量和之有效值輸出；提供電壓相序檢測功能；提供電流相序檢測功能； 提供三相電流矢量和之有效值輸出；提供三相電壓矢量和之有效值輸出；提供電壓夾角測量功能；提供失壓判斷功能；具有反向功率指示；提供有功、無功、視在校表脈沖輸出；提供基波有功、基波無功校表脈沖輸出；合相能量絕對值相加與代數(shù)相加可選；內(nèi)置溫度測量傳感器；可準確

39、測量到含21 次諧波的有功無功和視在功率；支持增益和相位補償；小電流非線性補償；具有SPI 接口 方便與外部 MCU 通訊；適用于三相三線和三相四線模式；單+5V供電。 功能簡介(1) 是一顆高精度三相電能專用計量芯片 適用于三相三線和三相四線應(yīng)用；（2）ATT7022B 集成了六路二階 sigma-delta ADC 參考電壓電路以及所有功率、能量、有效值、功率因數(shù)以及頻率測量的數(shù)字信號處理等電。（3）ATT7022B 能夠測量各相以及合相的有功功率、無功功率、視在功率、有功能量以及無功能量，同時還能測量各相電流、電壓有效值、功率因數(shù)、相角、頻率等參數(shù)，充分滿足三相復(fù)費率多功能電能表的需求。

40、（4）ATT7022B 支持全數(shù)字域的增益、相位校正、即純軟件校表。有功、無功電能脈沖輸出CF1、CF2提供瞬時有功、無功功率信息，可以直接接到標準表，進行誤差校正。（5）ATT7022B可以對基波有功、無功功率進行測量，提供脈沖輸出CF3和CF4提供瞬時基波有功功率以及基波無功功率信息，可直接用于基波的校。（6）ATT7022B 提供兩類視在能量輸出，RMS視在能量以及PQS視在能量，CF3和CF4 也可被配置為視在能量脈沖輸。ATT7022B提供一個 SPI 接口，方便與外部MCU之間進行計量參數(shù)以及校表參數(shù)的傳遞。所有計量參數(shù)都可以通過SPI 接口讀出。（7）ATT7022B內(nèi)部的電壓監(jiān)

41、測電路可以保證加電和斷電時正常工作。. 電源監(jiān)控電路 ATT7022B片內(nèi)包含一個電源監(jiān)控電路，連續(xù)對模擬電源AVcc進行監(jiān)控。電源電壓低于4V時，芯片將被復(fù)位。這有利于電路上電和掉電時芯片的正確啟動和正常工作。電源監(jiān)控電路被安排在延時和濾波環(huán)節(jié)中，這在最大程度上防止了由電源噪聲引發(fā)的錯誤。如圖3.1所示，為保證芯片正常工作應(yīng)對電源去耦，使AVCC的波動不超過5V。圖3.1 電源監(jiān)控原理圖 系統(tǒng)復(fù)位ATT7022B提供兩種復(fù)位方式，硬件復(fù)位和軟件復(fù)位。硬件復(fù)位通過外部引腳 RESET完成，RESET引腳內(nèi)部有47K電阻上拉，所以正常工作時為高電平，當RESET出現(xiàn)大于20us的低電平時，ATT

42、7022B進入復(fù)位狀態(tài)，當RESET變?yōu)楦唠娖綍r，ATT7022B將從復(fù)位狀態(tài)，進入正常工作狀態(tài)。軟件復(fù)位通過SPI口完成，當往SPI口寫入0xD3命令后，系統(tǒng)進行一次復(fù)位，復(fù)位之后ATT7022B從初始狀態(tài)開始運。ATT7022B在復(fù)位狀態(tài)下SIG為高電平，當ATT7022B從復(fù)位到工作狀態(tài)之后，大約經(jīng)過500us左右SIG將從高電平變?yōu)榈碗娖?，此時芯片開始進入正常工作狀態(tài)，方可寫入校表數(shù)據(jù)，一旦寫入校表數(shù)據(jù)之后SIG又會立刻變?yōu)楦唠娖?。?.2圖所示，為ATT7022B的復(fù)位時序圖。圖3.2 ATT7022B的復(fù)位時序圖 與單片機的接口技術(shù)ATT7022B內(nèi)部集成了一個SPI串行通訊接口。

43、ATT7022B的SPI接口采用從屬方式工作，使用2條控制線和2條數(shù)據(jù)線：CS、SCLK、DIN和DOUT，如圖3.3。圖3.3 ATT7022B與單片機的接線圖CS：片選（輸入腳），允許訪問串口的控制線。CS 由高電平變?yōu)榈碗娖綍r表示SPI 操作開始，CS由低電平變?yōu)楦唠娖綍r表示SPI操作結(jié)束。所以每次操作SPI時CS必須出現(xiàn)下降沿，CS出現(xiàn)上升沿時表示SPI操作結(jié)。DIN：串行數(shù)據(jù)輸入(輸入腳)，用于把用戶的數(shù)據(jù)(如數(shù)據(jù)/命令/地址等)傳輸?shù)紸TT7022B。DOUT：串行數(shù)據(jù)輸出(輸出腳)，用于從ATT7022B寄存器讀出數(shù)據(jù)。SCLK：串行時鐘(輸入腳)，控制數(shù)據(jù)移出或移入串行口的傳輸

44、率。上升沿放數(shù)據(jù)，下降沿取數(shù)據(jù)。SCLK下降沿時將DIN上的數(shù)據(jù)采樣到ATT7022B中，SCLK上升沿時將ATT7022B的數(shù)據(jù)放置于DOUT上輸?？紤]SPI傳輸信號線有可能受到干擾或者出現(xiàn)抖動，所以在SPI信號線上串聯(lián)一個小電阻。這個電阻與IC輸入端的寄生電容C結(jié)合起來可構(gòu)成一個低通濾波器，可以消除SPI接口信號上的任何振蕩，一般使用10-100的電阻。如果數(shù)字輸入端的內(nèi)部電容不夠大，還可在這個輸入端加一個外接電容，可選10pF左右的電容。芯片與單片機一般有6條線一條RESET復(fù)位控制線，一條握手信號SIG。上圖中的四條使SPI接口線，SPI通訊格式使相同的，當通訊開始時SCLK為低電平，

45、CS由高到低，經(jīng)過32個時鐘脈沖SCLK表示送出8位地址，24位數(shù)據(jù)，MSB在前，LSB在后，CS由低變高，完成一個寄存器的讀或?qū)懖僮?。芯片在時鐘的下降沿從DIN線上取單片機送出的數(shù)據(jù)，在上升沿從DOUT線上向單片機送出數(shù)據(jù)。SPI讀操作的時序圖如3.4所示。圖3.4 ATT7022B讀操作的時序圖在SCLK低于200KHz 時，可以不需要等待，即等待時間為0s；當SCLK頻率高于200KHz時。則需要等待大約3us。SPI寫操作的時序圖如3.5所示。圖3.5 ATT7022B寫操作的時序圖3.2單片機介紹單片機在集成度、功能、性能、體系結(jié)構(gòu)方面都有了飛速發(fā)展，已能集成一個完整的功能強大、性能

46、優(yōu)良的計算機應(yīng)用系統(tǒng)。但目前國內(nèi)許多單片機應(yīng)用單位仍停留在采用片內(nèi)無ROM等低檔單片機的狀態(tài)，無論在系統(tǒng)設(shè)計上、使用維護上、經(jīng)濟效益上這都是不合算的。這種狀況必須改變。本文就單片機的發(fā)展現(xiàn)狀進行綜述，希望能對提高國內(nèi)單片機技術(shù)的應(yīng)用水平有所促進。單片機的硬件單片微型計算機，簡稱單片機，是微型計算機的一個分支。它是在一塊芯片上集成（嵌入）了CPU、RAM和ROM存儲器、IO接口等而構(gòu)成的微型計算機。因主要用于工業(yè)測控領(lǐng)域，故又稱為微控制器或嵌入式控制器。單片機的核心是中央處理器CPU。用超大規(guī)模集成技術(shù)把CPU集成在一塊芯片上，稱為微處理器。微處理器、微控制器和微型計算機三者的關(guān)系十分密切。目前

47、，單片機在工業(yè)測控領(lǐng)域中已占重要地位。各電氣廠商、機電行業(yè)和測控企業(yè)都把單片機作為本部門產(chǎn)品更新?lián)Q代、產(chǎn)品智能化的重要工具。全世界單片機的生產(chǎn)廠家有30多家，能生產(chǎn)60多個系列，1000多個型號的產(chǎn)品。產(chǎn)量大，僅1996年的產(chǎn)量就達18億片。1、單片機的特點單片機問世以來所走的路與微處理器是不同的。微處理器向著高速運算、數(shù)據(jù)分析與處理能力、大規(guī)模容量存儲等方向發(fā)展，以提高通用計算機的性能。其接口界面也是為了滿足外設(shè)和網(wǎng)絡(luò)接口而設(shè)計的。單片機則是從工業(yè)測控對象、環(huán)境、接口特點出發(fā)，向著增強控制功能、提高工業(yè)環(huán)境下的可靠性、靈活方便的構(gòu)成應(yīng)用計算機系統(tǒng)的界面接口的方向發(fā)展。因此，單片機有著自已的特

48、點，主要是：品種多樣，型號繁多。品種型號逐年擴充以適應(yīng)各種需要。使系統(tǒng)開發(fā)者有很大的選擇自由。CPU從4、8、16、32到64位，有些還采用RISC技術(shù)；提高性能，擴大容量。集成度已達200萬個晶體管以上?？偩€工作速度已達數(shù)十微秒。工作頻率達到30MHz甚至40MHz。指令執(zhí)行周期減到數(shù)十微秒。存儲器容量RAM發(fā)展到1K、2K，RO M發(fā)展到32K、64K；增加控制功能，向外部接口延伸。把原屬外圍芯片的功能集成到本芯片內(nèi)?，F(xiàn)今的單片機已發(fā)展到在一塊含有CPU的芯片上，除嵌入RAM、ROM存儲器和IO接口外，還有AD、PWM、U ART、TimerCounter、DMA、Watchdog、Ser

49、ial Port、Sensor、driver、還有顯示驅(qū)動、鍵盤控制、函數(shù)發(fā)生器、比較器等，構(gòu)成一個完整的功能強的計算機應(yīng)用系統(tǒng)；低功耗。供電電壓從5V降到3V、2V甚至1V左右。工作電流從mA級降到A級。在生產(chǎn)工藝上以CMOS代替NMOS，并向HCMOS過渡；應(yīng)用軟件配套。提供了軟件庫，包括標準應(yīng)用軟件，示范設(shè)計方法。使用戶開發(fā)單片機應(yīng)用系統(tǒng)時更快速、方便。使有可能做到用一周時間開發(fā)一個新的應(yīng)用產(chǎn)品；系統(tǒng)擴展與配置。有供擴展外部電路用的三總線結(jié)構(gòu)DB、AB、CB，以方便構(gòu)成各種應(yīng)用系統(tǒng)。根據(jù)單片機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、多機系統(tǒng)的特點專門開發(fā)出單片機串行總線。此外，還特別配置有傳感器，人機對話 、網(wǎng)絡(luò)多通

50、道等接口，以便構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)和多機系統(tǒng)。 單片機的總線一直以來，單片機沒有自己的專門的總線標準，通常是由著名廠家推出自己產(chǎn)品時配套設(shè)計的。如MC S51系列單片機就設(shè)計有完善的三總線結(jié)構(gòu)（地址總線AB，數(shù)據(jù)總線DB，控制總線CB），要構(gòu)成不同的單片機應(yīng)用系統(tǒng)是方便的。雖然，單片機可以歸結(jié)為工控機的一種，而工控機的成熟主流總線是STD總線，但單片機卻沒有完全執(zhí)行STD總線標（IEEE961），而以控制總線差別較大。這里只論及完全根據(jù)單片機的特點，按照控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及多機系統(tǒng)的需要而設(shè)計的串行接口總線。有了此總線，多個單片機就能以一定的拓樸結(jié)構(gòu)組成多種系統(tǒng)，彌補了在網(wǎng)絡(luò)控制方面的不足。單片機應(yīng)用系統(tǒng)涉及多

51、種多樣的外部設(shè)備或系統(tǒng)的互連和通信，有必要在單片機與外部芯片間插入有通信功能的接口。這樣做的好處是：（1）串行總線連線少，結(jié)構(gòu)簡單，安裝調(diào)整方便。在傳送速度不太高的場合，串行總線是可取的；（2）總線接口部分已集成到芯片中，系統(tǒng)可以按功能模塊直接聯(lián)接；（3）故障診斷排除十分簡單；（4）可利用軟件庫進行安裝，減少軟件開發(fā)時間；（5）取消外部接口電路，外部接線少，體積小，可靠，價廉。目前已生產(chǎn)出多種產(chǎn)品，但仍未有正式批準的國際標準。常見的有以下幾種總線：IIC總線（InterIntegrated Circuit）。這是Philips開發(fā)的一種內(nèi)部雙向二線串行總線。一為串行數(shù)據(jù)總線。另一為串行時鐘總線

52、。線上設(shè)備可用軟件尋址，且可自動沖突仲裁 。標準傳送速率100kbits，最大400kbits適于非高速系統(tǒng)。BIT總線。這是Intel開發(fā)的一種分布式機間通信的串行總線。通過RUPI44系列的串行接口單元，可實現(xiàn)點對點、多點主從、環(huán)形網(wǎng)三種鏈路結(jié)構(gòu)的通信。外同步速率24MBs（點對點，多點），10MBs（環(huán)形網(wǎng)）。MicroWire總線。這是國家半導體開發(fā)的一種三線串行接口總線。一為數(shù)據(jù)輸出線，二為數(shù)據(jù)輸入線，三為時鐘線。線上只有一臺機為主機，其余為從機。MicroWireplus是增強型。各型號功能各異。SPISCI總線（串行輸入接口串行通信口）。由Motorola開發(fā)。SPI為并行同步總

53、線（兩條串行數(shù)據(jù)線，一條串行時鐘線）通過SPI的互連可構(gòu)成各種應(yīng)用系統(tǒng)。SCI為異步通信接口。VESA總線（Video Electronics StandardAssociation）。由視頻電子標準協(xié)會等多家公司聯(lián)合推出的全開放模塊式的局部總線。又稱VESALocal總線，簡稱VL。此總線支持高速視頻處理，總線寬32位，數(shù)據(jù)線可擴至64位。數(shù)據(jù)傳輸率132MBs。適于多媒體場合。CAN總線（Controller Area Network）。這是一種單片機外部串行總線。采用多元競爭式結(jié)構(gòu)。按設(shè)定仲裁字的方式進行總線仲裁。是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的一種重要總線型式。此外，還有Signetics公司的芯片內(nèi)部的

54、DDB總線等。1995年末，世界上最新開發(fā)的Intel公司的總線產(chǎn)品compact PCI被介紹給我國的工控，而該類產(chǎn)品在我國目前仍處于初創(chuàng)研發(fā)階段。作為歸結(jié)為工控機類的單片機，如何徹底解決設(shè)備共享問題 ，從而加入現(xiàn)場控制系統(tǒng)（FCS）中，一直是工控界關(guān)注的問題。 在當今社會，單片機還是十分流行的MCU，經(jīng)過不斷的完善功能比以前更加強大，并且價格便宜，實用性強。3.3 LCD 液晶顯示器在本系統(tǒng)中采用的是12232 液晶顯示器來顯示各個參數(shù)，其比LED數(shù)碼管顯示有以下優(yōu)點：1.數(shù)碼管顯示在有的情況下顯示不清楚，而LCD在光照較強的情況下顯示的更清楚，在光暗的情況下有液晶功能，也能夠看清顯示的數(shù)

55、據(jù)。2.數(shù)碼管容易損壞，經(jīng)常更換，而液晶顯示可靠性高，穩(wěn)定性好，比較耐用。 液晶顯示器的基本特性1、液晶驅(qū)動IC基本特性1、具有低功耗、供應(yīng)電壓范圍寬等特點。2、具有16common和61segment輸出，并可外接驅(qū)動IC擴展驅(qū)動。3、具有2560位顯示RAM（DD RAM），即8084位。 4、具有與68系列或80系列相適配的MPU接口功能，并有專用的指令集，可完成文本顯示或圖形顯示的功能設(shè)置。2、模塊基本特性視域尺寸：，60.518.0mm（12232-1/-2）,54.818.3mm（12232-3）；顯示類型：黃底黑字；LCD顯示角度：6點鐘直觀；驅(qū)動方式：1/32 duty，1/6 bias；連接方式：導電膠條，鐵框； 補充說明：模塊外觀尺寸可根據(jù)用戶的要求進行適度調(diào)整。3、工作參數(shù)1、邏輯工作電壓（VDD-VSS）：2.46.0V2、LCD驅(qū)動電壓(Vdd-Vlcd)：3.013.5V3、工作溫度(Ta)：055（常溫） / -2070（寬溫）4、保存溫度(Tstg)：-10704、電氣特性1、輸入高電平(Vih)：3.5Vm