基于ADuC812的智能无功补偿控制器的研制(2)

2.1 系统的基本工作原理

控制器在上电初始化后即打开INT0中断，检测模块在A相电压正向过零时刻产生中断触发脉冲的下降沿，系统进入中断。系统在中断程序运动过程中测得电网无功电流及基波电压的有效值，从而计算出电网无功功率的盈缺量。系统以此盈缺量并辅之以电网电压作为投切判据，控制固态继电器动作，投入或切除补偿电容器，从而达到补偿无功功率的目。

2.2 无功电流的检测及补偿容量的确定

无功电流的检测原理很简单，负载电流il(t)=ip(t) iq(t)，其中ip(t)和iq(t)分别是有功电流分量和无功电流分量。当ωt=2kπ时，il(2kπ)=Iqm，即只要测量在相电压正向过零时的负载电流，就知对应的无功电流的最大值IqM。将该IqM换算成有效值Iq即可计算出一相的无功分量进而得到总的无功分量。这种无功电流的检测方法简单、快速，各相在一个周期内只要采样一次即可满足基波动态补偿的要求。

系统对Iq的处理原理可借助于图2来说明：当某一电容器组被投入电网后，负载的电流就由网端电流is和电容器补偿电流ic共同承担。Ic为一纯无功电流，若能使ic=iq，则is=il-ic=ip，实现了无功功率的完全补偿。由无功补偿原理可知，全补偿所需投或切的电容器容量为，式中ω=314，U为电网电压有效值。若IqM为正，则ΔC为负，表明系统处于过补偿状态，应切除相应容量的电容器；若IqM为负，则ΔC为正，表明系统处于欠补偿状态，应增投相应容量的电容器。需要注意的是，要根据ΔC确定需投入或切断的电容器组时，为提高动态补偿的精确性，应将电容器的标称容量换算成实际电网电压下的实际容量。

2.3 过零检测电路

图3为按上述思想设计的电压正向过零检测电路。220V的交流电首先经过电阻分压，然后进行光电耦合，假设输入的是A相电压，则在A相电压由负半周向正半周转换时，图中三极管导通并工作在饱和状态，会产生一个下降沿脉冲送入ADμC812的INT0引脚使系统进入中断程序。微机系统进入中断程序后，发出采样命令并从采样保持器读取无功电流值Iqm，这个无功电流