智能電容補償控制器設計

　　輸出控制

　　輸出控制主要負責補償電容的投切，主要有：為保護電容使電容的投切不過于頻繁，留有足夠的電容放電時間;當所需投切容量小于110%的電容補償容量時，將不再投切，以防電容的反復投切。

　　關鍵技術和解決方案

　　SPI 總線技術

　　SPI總線是串行外設接口的英文縮寫。通過時鐘引腳(SCK)，串行數據輸出引腳(SDO)和串行數據輸入引腳(SDI)進行串行讀寫，可用于與其他外設或單片機進行通信。其時鐘頻率最高可達10MHz。

　　外部端口擴展

　　由于此項目需要大量的外部IO端口，而且這些端口的使用頻率又不高，所以可通過鎖存器進行外部IO端口擴展，這里使用了5片74LVC573擴展出32個IO端口。

　　電量參數采集

　　由于電量參數采集的是380V的強電，所以只有隔離降壓后才可以采集和模數轉換。在此項目中對電流采用霍爾傳感器進行隔離和降壓，對電壓采用電壓互感器進行隔離和降壓。這樣可使單片機的弱電系統與外部的強電部分進行完全隔離，并可以承受4500V的電壓沖擊。

　　RC 二階濾波

　　由于電網上的環境十分惡劣，特別是大功率電感或電容設備起動時。所以要對電流電壓進行濾波后才可正常采集，要保證電壓諧波小于8%，電流諧波小于25%的情況下正常運行，就要采用二階濾波。這里采用的截止頻率是75Hz，通過頻率為25Hz，阻抗為10KΩ。

　　開關電源

　　由于電路設計時DC5V電源是由DC24V直接降壓得到，如果采用LDO降壓穩壓電源會有很大的發熱，所以這里采用了開關電源，采用LM2596，其輸入電壓范圍為8V~40V，輸出電流最大可達3A。

　　參考文獻:

　　[1]串行鏈路和TCP/IP 上的MODBUS標準

　　[2]基于M SP430 在三相交流電監測系統中的應用(羅松濤、曾興贈、彭俠夫)

　　[3]MAX146/147 Datasheet 2001.10

　　[4]MXT8051 Datasheet 2009.03