基于LPC2138的三相輸配電功率因數(shù)測控系統(tǒng)

2．1 電壓、電流信號檢測
分別通過電壓互感器和電流互感器獲取高壓交流信號，經(jīng)過電能轉(zhuǎn)換元件(變壓器、線性電阻)，轉(zhuǎn)變成峰值為5V的低壓交流信號。再分別送到過零檢測電路，將低壓交流信號轉(zhuǎn)換為LPC2138可以識別的矩形脈沖信號。
2．2 單片機(jī)LPC21 38系統(tǒng)
LPC2138利用定時(shí)器對各輸入信號分別進(jìn)行計(jì)數(shù)，用公式φ=2 π△T／T求出相位值，再利用余弦子程序求得功率因數(shù)cosφ。同時(shí)，根據(jù)置入的允許功率因數(shù)值，實(shí)時(shí)地判斷是否需要驅(qū)動功率因數(shù)補(bǔ)償裝置進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償。
2．2．1 信號周期
從過零比較電路輸出的矩形脈沖信號一路送到LPC2138的外部中斷端口EINT0，低電平有效。利用計(jì)數(shù)法求出信號周期T。
2．2．2 相位差
從過零比較電路輸出的矩形脈沖信號一路送到LPC2138的比較器端口，比較器將接收到的7位從地址與其自身的從地址(12ADR的7個(gè)最高位)相比較。它還將首次接收到的8位字節(jié)與通用調(diào)用地址(00H)相比較。如果任何一者相同，相應(yīng)的狀態(tài)位置位，產(chǎn)生中斷請求。
LPC2138根據(jù)中斷請求，對定時(shí)計(jì)數(shù)器EINT1進(jìn)行編程，則EINT1端的計(jì)數(shù)脈沖信號寬度代表了電壓、電流兩信號的相位差。
2．3 功率因數(shù)補(bǔ)償裝置
LPC2138是小型LQFP64封裝的微控制器，多達(dá)47個(gè)5V的I／O通用口，因此該系統(tǒng)的其它電路不需要再擴(kuò)展接口，簡化了外圍電路。功率因數(shù)補(bǔ)償接口直接利用LPC2138本身的接口，通過編程來控制15個(gè)固態(tài)繼電器工作，從而實(shí)現(xiàn)控制15組電容器何時(shí)投入切換的目的。
2．4 顯示電路
顯示電路由3位LED構(gòu)成，可分別顯示實(shí)測值cosφ和希望值cosφ0。顯示“L．××”為滯后(感性負(fù)載)，顯示“C．××”為超前(容性負(fù)載)。

3 軟件設(shè)計(jì)
軟件設(shè)計(jì)利用匯編語言，采用模塊化程序結(jié)構(gòu)。包括主程序、算術(shù)運(yùn)算子程序、求余弦子程序、鍵盤分析處理子程序、顯示子程序、控制功率因子補(bǔ)償接口主程序等。