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★ 公司名：厦门莫格电气自动化有限公司

★ 联系人：雷琳

★ 电话：0592-6808394

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1.功率因数角的检测。通常情况下电流波形是完整的，通过检测电压和电流的过零点获得的相位差即是功率因数角。但本控制器由于采用了可控硅交流调压，当导通角较小时，电流波形出现断续。电流继续使电流过零检测失效。为此，我们采取电流与微电平比较来获取其正半周连续波形的部分，进而取得近似的相位差。

 

 

 

　　2.电压和电流有效值的检测。一般按有效值的定义进行检测的电路需要用到模拟乘法器，因而电路比较复杂，成本也高。由于有效值和绝对平均值之间存在一定的对应关系，并且此处对检测精度要求不高，故我们先检测绝对平均值，再转化为有效值。

 

 

 

　　3.强干扰下的系统加固。本节电器工作在工厂的恶劣环境下，强电磁干扰会严重影响微机系统的正常工作，为此我们采取了多种保护措施：将数字电路部分单独安装在金属机壳中，以屏蔽空间电磁干扰；选用优质开关电源和传感器，以减少从线路串入的干扰；在微机外围电路中广泛采用串行接口芯片，以简化电路板布线；采用广泛使用的wdt电路，提高软件抗干扰能力。

 

 

 

　　4.可控硅的移相触发电路。在三相交流调压电路中，一个很重要的指标是三相平衡问题。以前的三相交流调压常采用3个单相移相触发芯片设计（如ta785），要细心调试才能达到三相平衡。我们采用最新推出的三相移相触发芯片at787，简化了PCB电路设计，使该电路免于繁杂的调试；同时还采用了可控硅的强触发技术，使其触发得更准确。

 

 

 

　　三、硬件设计

 

 

 

　　本控制器主要由3部分组成：可控硅及移相触发电路部分，接收控制板的控制信号，实施交流电压的调节；信号检测板部分，接收传感器的信号并进行处理，得到标准电压和电流的有效值及功率因数有送控制板；单片机控制板部分，接收信号检测板的信号，通过控制运算发出控制信号到移相触发电路，实施最佳功率因数控制，同时控制板还通过键盘显示面板对控制器参数进行修改，并显示控制器运行状态。

 

 

 

　　可控硅及移触发电路部分tc787芯片的基本连接

 

 

 

　　从同步变压器来的三相过零信号经c1、c2、c3电容耦合到6v的直流信号上送入18、2、1脚。tc787对其进行过零检测，经积分电容c4、c5、c6形成以过零点为起点的三角波，与由vr引入的触发控制信号比较，再经c7调制成触发脉冲，由12、9、10、7、8、11脚输出，由脉冲变压器驱动可控硅。

 

 

 

　　信号检测板部分标准电压和电流的有效值转换电路。此电路基于基本的绝对值电路，增加了滤波电容c1，将交流信号的绝对值变为平均值；合理设计r5的阻值，将平均值变为有效值。

 

 

 

　　相位检测电路

 

 

 

　　电压信号va和电流信号ia经与微电平信号ref比较，取得电压和电流信号的正半周；经rc滤波后由信号“或”电路，形成含有功率因数角的信号；由单片机去除其中的电压半周期，即得功率因数角。

 

 

 

　　单片机控制板部分基本电路

 

 

 

　　tlc0834是4路8位a/d转换器，采集1路电压和3路电流信号；tlc5615是10位串行d/a，将控制量变为模拟电压信号，去控制可控硅交流调压；x25045是含wdt和eeprom的多功能电路，负责单片机系统的安全监视和重要参数的保护；sn75176是rs485接口，实现连网监控。

 

 

 

　　四、软件设计

 

 

 

　　单片机软件采用c51语言编程，c51与汇编语言相比，有编程效率高、代码易维护等优点。程序主要由键盘与显示监控部分、串行接口芯片驱动部分和信号采集与实时控制部分组成。

 

 

 

　　串行接口芯片驱动部分，主要是根据芯片厂商时序图，以单片机的i/o口模拟串行口，以实现对串行芯片的读写操作。本课题由于单片机i/o较多，各个芯片采用单独的i/o信号。

 

 

 

　　信号采集与实时控制部分，以实时时钟为基准，采集电压电流信号对系统的安全进行监视。采集功率因数信号与最优值比较，以pi控制算法进行运算，适时发出控制指令，对电动机进行调压，使其运行于高效率状态。

 

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