電力系統(tǒng)無功功率的平衡是電能質量的重要保證。在電力系統(tǒng)0.4kV低壓電網(wǎng)中，采用無功補償的方法來提高功率因數(shù)，減少無功損耗，是改善供電質量、減少損耗、提高設備利用率的重要手段之一。目前低壓無功補償裝置多采用MCU作為主處理器，通過A/D采樣電網(wǎng)的電壓、電流參數(shù)，實時計算電網(wǎng)的無功功率、無功電流或功率因數(shù)，根據(jù)相應的控制策略來控制電容器組的投切，實現(xiàn)對電網(wǎng)的無功補償。這類控制器由于A/D采樣精度不高，計算量較大，對CPU計算性能要求高，軟硬件設計復雜且難度大，無功補償精度低，系統(tǒng)響應時間比較長等，通常只能用于對無功補償動態(tài)響應速度要求不高的場合。鑒于此，本文提出一種基于專用電能計量芯片+MCU的新型動態(tài)無功補償控制器。

 

    1 控制器工作原理及硬件設計

 

    實現(xiàn)高精度的無功補償?shù)那疤崾悄軌驕蚀_的測量電網(wǎng)的運行參數(shù)，包括對有功功率、無功功率、能量、電網(wǎng)的功率因數(shù)、諧波狀況等參數(shù)的采集和測量。利用ATT7022A電能計量芯片可以得到這些參數(shù)的精確值，并且簡化了軟件的設計。在控制策略上，許多無功補償控制器以功率因數(shù)作為投切判據(jù)(實際上功率因數(shù)的高低并不能直接反映無功缺額的大小)，極易造成在某些情況下頻繁誤動。若采用無功電流判據(jù)，這比僅用功率因數(shù)作判據(jù)好些，但也不夠完善。本設計采用無功缺額作為主判據(jù)，以功率因數(shù)和電壓作為輔助判據(jù)的綜合判據(jù)，通過執(zhí)行機構實現(xiàn)補償電容器的循環(huán)投切，對無功補償電容的控制更加合理。本文選用ATT7022A電能計量芯片搭配8位單片機ATMGAME168的設計方案，可以完成對電網(wǎng)運行參數(shù)及時精確地測量，實現(xiàn)自動無功補償。

 

    1.1 的結構及性能介紹

 

    ATT7022A是一顆高精度三相電能專用計量芯片，具有l(wèi)6位A/D轉換精度，內嵌有專用DSP電路，集成了6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)字信號處理等電路。

 

    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)，并支持全數(shù)字域的增益、相位校正，即純軟件校表。有功、無功頻率校驗輸出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。ATT7022A提供一個SPI接口，方便與外部控制器之間進行計量參數(shù)以及校表參數(shù)的傳遞。

 

    計量模塊主要是將從電壓、電流采樣通道來的數(shù)據(jù)進行數(shù)字高通濾波和移項濾波或相位校正進行計算，得到需要的參數(shù)量，包括電壓與電流有效值、功率、頻率、相位角等參數(shù)，并將這些參數(shù)存于計量參數(shù)寄存器中，通過SPI口將參數(shù)傳給控制器。

 

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