BI YE SHE JI（二零届）集中式无功功率补偿器的软件设计所在学院专业班级测控技术与仪器学生姓名学号指导教师职称完成日期年月摘要近年来，随着变配电网络的不断发展，以及用户对电网无功电源的要求的日益提高，功率因数的提高正在逐渐成为一项重要的技术工作。
功率因数的高低，直接影响到用户的用电质量。
解决好电网的无功补偿问题，对社会、经济都有着极其重要的意义。
本文介绍了一种基于单片机AT89C52的集中式无功功率补偿器。
该补偿器采用三相平衡电路，通过检测B、C相的电压与A相的电流来获得相位差，从而得到功率因数。
采用型号为MAX197的A/D转换器进行数据采集，通过单片机AT89C52实现数据处理以及输入、输出的控制，通过8255接口芯片输出并显示功率因数及电容投切状态。
经过本补偿器补偿后，系统的功率因数可达到0.95以上。
本文主要侧重于介绍此功率补偿器的软件部分，列出了详细的软件程序流程图，并给出了部分程序的代码。
关键词：无功补偿，功率因数，软件设计The Design of Software of Centralized Reactive PowerCompensatorAbstractIn recent years, with the continuous development of power distribution network, and the increasing requirement of reactive power, how to increase power factor is gradually becoming an important technical work. Power factor directly affects the quality of electricity using. It has a very important significance for our social and economic to solve the problem of reactive power compensation.This paper introduces a centralized SCM AT89C52 based reactive power compensation. The compensation circuit is a three-phase equilibrium, we obtain the phase difference by detecting the phase of BC voltage and A current, then get the power factor. We use the A/D convert MAX197 to collect data, SCM AT89C52 for data processing , input and output control. Output and display the power factor and capacitance of switching state from 8255 parallel port. The system’s power factor can reach 0.95, after the compensation of this compensator.This article mainly describes the software part of this compensator, and detailed software program flow chart and some program code is listed here.Keywords: reactive power compensator , power factor, software design目录摘要.......................................................................................................................... I II Abstract........................................................................................................................ I V 1 绪论. (1)1.1课题的来源 (1)1.2课题的意义 (1)1.3无功补偿技术国内外发展现状 (2)1.4课题研究的主要内容 (3)2集中式无功功率补偿器总体设计概述 (5)2.1总体设计方案 (5)2.2原理分析与参数计算 (5)2.2.1相位差的测量与计算 (5)2.2.2电容组数计算 (7)2.3算法说明及简化 (8)3硬件设计 (9)3.1单片机接口电路设计框图 (9)3.2硬件选择说明 (9)3.3芯片控制端口地址分配 (10)3.3.1 A/D转换器MAX197控制端口地址 (10)3.3.2接口芯片8255（1）控制端口地址 (11)3.3.3接口芯片8255（2）控制端口地址 (11)3.3.3数据存储器芯片6264地址范围 (11)4软件设计（主体部分） (12)4.1软件设计思路 (12)4.2 程序流程图及说明 (12)4.2.1主程序 (12)4.2.2子程序1：检测并确定电压过零点 (14)4.2.3子程序2：确定功率因数、判断感容性 (14)4.2.4子程序3：排序及数字滤波 (15)4.2.5子程序4：控制电容投切 (16)4.3部分程序介绍 (17)4.3.1按键扫描程序 (17)4.3.2冒泡排序与数字滤波程序 (22)4.3.3查表程序 (23)结论 (25)参考文献 (26)致谢 (28)附录 (29)附录1 功率因数查询表 (29)附录2 单片机接口电路图 (34)1 绪论1.1课题的来源近年来，随着变配电网络的不断发展，以及用户对电网无功电源的要求的日益提高，功率因数的提高正在逐渐成为一项重要的技术工作。
用户功率因数的高低，直接关系到电网中的功率与电能的损耗，关系到供电线路的电压损失和波动，而且关系到电能节约以及用户的用电质量。
因此，如何提高配电网络的功率因数，已经成为一个值得广大供电企业深入研究的重要课题。
电力系统中，电网的传输功率包括功功率和无功功率。
在供电系统中，大多数用电设备都具有电感特性，这些设备不仅需要吸收有功功率，还需吸收无功功率来产生其正常工作所必需的交变磁场。
根据有功功率=视在功率×功率因数，可知在一定的额定电压和额定电流下，电网的功率因数越高，有功功率所占的比重就越大。
电网的自然平均功率因数一般在0.70～0.85 之间，企业消耗的无功功率占总功率的60%-70%，约占有功功率的60%-90%。
若将功率因数提高到0.95 以上，则无功消耗只占有功消耗的30%左右。
根据《全国供用电规则》的规定，一般工业用户的功率因数在0.85～0.9 以上,凡功率因数不能达到指标的用户，供电部门可终止或限制对其供电。
因此，对于工业用户来说，提高功率因数势在必行。
提高功率因数的方法主要有两种，即提高自然功率因数法和无功补偿法。
提高自然功率因数法，是指通过降低各变电、用电设备所需的无功功率来改善与提高其功率因数的方法。
这种方法是最经济的提高功率因数的方法，因为它不需要增加投资。
若工业用户采用提高自然功率因数法后，其功率因数仍没有达到《全国供用电规则》的要求，这时就需要设置无功补偿装置来对功率因数进行人工补偿。
无功补偿法，是指采用无功补偿设备来补偿用电设备的无功功率，以达到提高功率因数的目的。
本课题的思想就是采用无功补偿法，运用单片机实现无功功率因数的补偿，使系统的功率因数达到0.95以上。
1.2课题的意义若无功功率太低, 会对电网带来许多不利的影响。
基本上的交流电源设备都是根据其额定电压和额定电流来进行设计、制造和使用的。
若功率因数过低，电源提供给负载的有功功率就相对偏低，这样电源设备的潜力就无法得到充分利用。
另一方面，设备的功率因数低，必然要求输电线路中的电流更大，这就促使工厂增大内部启动控制装置、测量仪表等设备的规格，增大了投资费用。
同时也会使得输电线路上得有功功率损耗增大，引起加在用电设备的电压下降，严重影响其正常运行。
除此之外，对于发电设备来说，无功电流的增大会增强发电机转子的去磁效应，使得励磁电流过度增大，进而造成转子绕组的温度升高而超过允许范围。
为了保证转子绕组的正常工作，发电机就不能达到预期设定的出力，影响机组的发电量。
电网中的大部分用电设备，如变压器、电动机等，都具有电感特性，在工作过程中都需要吸收一定的无功功率。
在电网中安装并联电容器等无功补偿设备，可以补偿感性负载所消耗的无功功率，减少电源向感性负载提供的无功功率。
对于供电系统来说，提高功率因数可以使发电机有尽量多的有功功率，在最大程度上利用发电机的容量，以便充分利用系统内各发电变电设备的容量，增加其输电能力。
对于用电企业来说，提高功率因数可以提高企业各用电设备的利用率及其工作效率，充分体现企业的设备潜在动力，为企业节约电能，减少电费支出，从而降低生产成本。
总的来说，功率因数的提高可以降低输电线路的功率和电压损失，提高电网的输电效率，减弱电压的波动，保证各用电设备的运行条件，使其可以正常稳定地工作，从而有效改善和提高用电质量。
因此，提高功率因数不仅对提高用户的用电质量有所帮助，更对整个供电系统节约电力资源有着重要意义。
1.3无功补偿技术国内外发展现状无功补偿技术的发展经历了从同步调相机到开关投切固定电容，到静止无功补偿器（SVC），直到今天的静止无功发生器（SVG）等几个不同的阶段。
其中，同步调相机响应速度慢，损耗大，噪音大，且技术陈旧，已是淘汰技术；开关投切固定电容属于慢响应补偿方式，其连续性及可控能力差，也已逐渐淘汰；静止无功补偿器SVC是目前相对先进的实用无功补偿技术，并且已在电力系统中广泛应用；静止无功发生器SVG是一种更为先进的新型静止型无功补偿装置，是灵活柔性交流输电系统（FACTS）技术和定制电力（CP）技术的重要组成部分，已成为现代无功功率补偿装置的发展方向。
静止无功发生器（SVG）是出现于20世纪80年代的相对先进的静止无功补偿装置，又被称为静止同步补偿器（STATCOM）。
日本、美国、德国等国家的政府及科研单位一开始就相当重视SVG装置的研制。
1980年，第一台20Mvar 的SVG由日本研制成功。