基于LPC2138的三相輸配電功率因數測控系統
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0 引言
三相輸電線(xiàn)路的功率因數是電力傳輸的重要經(jīng)濟技術(shù)參數，關(guān)系到電力系統的穩定、損耗、輸電質(zhì)量等多方面的問(wèn)題。為了能比較真實(shí)地反映三相輸電線(xiàn)路的功率因數值，本文提出了通過(guò)采樣三相交流電中任意一相的相電流，以及另外兩相的線(xiàn)電壓之間的相位差來(lái)得到三相系統功率因數的檢測方法。實(shí)現了對功率因數的測量和數字顯示，從而近一步對功率因數做出補償，最終達到調整功率因數的目的。該系統采用ARM7TDMI -S內核微控制器LPC2138，它強大的功能使外圍電路變得比較簡(jiǎn)單，增強了系統的靈活性；在數據采集方面，具有精度高、速度快的優(yōu)點(diǎn)。
1 基本工作原理
本測控系統的關(guān)鍵問(wèn)題是求得三相輸電線(xiàn)路的功率因數值，從而進(jìn)一步對輸電線(xiàn)路的功率因數進(jìn)行適當調整。下面介紹電壓、電流相位差的具體求法：
設三相的電壓分別為Uu、Uv、Uw，相電流Iu、Iv、Iw，它們的表達式如下：
式中，UM表示每相的電壓幅值，IM表示每相的電流幅值，w表示角頻率，表示相電流滯后相電壓的相位差角(功率因數角)?？紤]三相三線(xiàn)的情況下，采用其中一相的相電流與另外兩相的相電壓之間的相位差來(lái)測量功率因數的接線(xiàn)方式有12種，本文不做詳細討論，僅給出接線(xiàn)在符合u、v、w正相序條件下，以u相電流 Iu與v、w兩相的線(xiàn)電壓Uvw之間的相位差來(lái)測量功率因數的方法。實(shí)際上，對于三相三線(xiàn)的情況，只要求得兩相相電壓與另一相的線(xiàn)電流之間的夾角就可以求得功率因數，如圖2所示。
在圖2中，Uuv=Uu-Uv，因此Uuv比Uw滯后π／2，而Uuv比Iw滯后α，則φ=π／2-α。這樣線(xiàn)路的功率因數：
cosφ=cos(π／2-α)=sinα
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