嵌入式系统嵌入式系统/ARM技术中的基于技术中的基于LPC2220低压无功补偿控制器低压无功补偿控制器
设计设计
如何跟踪并快速有效地补偿无功功率，对电力系统的运行稳定、改善电能质量、降低线损、实现电力节能等方
面起着重要的作用。 本文设计的无功补偿控制器在硬件上力求精简实用，降低成本同时提高产品的可靠
性。发挥软件设计的优点，增加实用的功能。 控制器工作原理 电网中存在大量的感性负载，通过并联
容性负荷的装置，实现两种负荷之间的能量交换。感性负荷所需要的无功功率由容性负荷输出的无功功率来补
偿。安装并联电容器改善电网电压质量。本文所设计的无功补偿控制器的基本框架如图1。三相电压电流互感器
将较高的电压和电流信号转换成低电压信号，用LPC2220进行A/D转换并进行数据分析并计算出电压/电流，进
而
如何跟踪并快速有效地补偿无功功率，对电力系统的运行稳定、改善电能质量、降低线损、实现电力节能等方面起着重要
的作用。
本文设计的无功补偿控制器在硬件上力求精简实用，降低成本同时提高产品的可靠性。发挥软件设计的优点，增加实用的
功能。
控制器工作原理控制器工作原理
电网中存在大量的感性负载，通过并联容性负荷的装置，实现两种负荷之间的能量交换。感性负荷所需要的无功功率由容
性负荷输出的无功功率来补偿。安装并联电容器改善电网电压质量。本文所设计的无功补偿控制器的基本框架如图1。三相电
压电流互感器将较高的电压和电流信号转换成低电压信号，用LPC2220进行A/D转换并进行数据分析并计算出电压/电流，进
而算出功率因数，无功功率等参数。采用复合开关投切电容实现过零投切。电容投切采取三相共补和三相分补相结合的方式。
该控制器同时具有电压电流、功率因数、无功功率以及电容投切的历史数据记录以及历史数据的查询功能。运行方式分为自动
和手动两种，手动投切适合调试时使用，自动运行停电时自动退出，送电后能自动阪复。用户可以在现场根据实际应用环境改
变设置自动电容投切的控制参数。实时数据及电容投切情况可以通过现场液晶显示或远程PC进行随时查询。
图1无功补偿控制器结构框架图
硬件设计 硬件设计
电压电流互感器选择 电压电流互感器选择
LPC2220共有八路A/D转换接口，可以将0V-VREF（典型为3V，最大不超过VDD）模拟电压转换成lO位的数字信号。电
压/电流互感器均采用天瑞电子TR系列检测用电压输出型变换器。电压互感器采用检测用电压输出型电压变换器TRl102－IC，
规格为380V/3.53V，非线性度比差<±0.1%,角差<=±5分。电流互感器采用检测用电压输出型电流变换器TR0102-2C，规格为
5A/2.88V，非线性度比差（±0.1%，角差<=±5分。
电容投切开关 电容投切开关
复合开关综合了机械式接触器和电子式无触点可控硅电容投切开关的优点，如电压过零投入、涌流低、电流过零切除、不
产生过电压、寿命长、功耗低、温升小。市场上已经有很多成熟的产品。可以实现三相共补和三相分补。复合开关的原理图如
图2所示。在整个控制过程中，当需要投入电容时，只需要无功补偿控制器发送电压信号给复合开关，复合开关会自动完成电
容的投入和切除过程。
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