基于LPC2138的三相輸配電功率因數(shù)測控系統(tǒng)
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0 引言
三相輸電線路的功率因數(shù)是電力傳輸?shù)闹匾?jīng)濟技術(shù)參數(shù)，關(guān)系到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、損耗、輸電質(zhì)量等多方面的問題。為了能比較真實地反映三相輸電線路的功率因數(shù)值，本文提出了通過采樣三相交流電中任意一相的相電流，以及另外兩相的線電壓之間的相位差來得到三相系統(tǒng)功率因數(shù)的檢測方法。實現(xiàn)了對功率因數(shù)的測量和數(shù)字顯示，從而近一步對功率因數(shù)做出補償，最終達(dá)到調(diào)整功率因數(shù)的目的。該系統(tǒng)采用ARM7TDMI -S內(nèi)核微控制器LPC2138，它強大的功能使外圍電路變得比較簡單，增強了系統(tǒng)的靈活性；在數(shù)據(jù)采集方面，具有精度高、速度快的優(yōu)點。
1 基本工作原理
本測控系統(tǒng)的關(guān)鍵問題是求得三相輸電線路的功率因數(shù)值，從而進(jìn)一步對輸電線路的功率因數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。下面介紹電壓、電流相位差的具體求法：
設(shè)三相的電壓分別為Uu、Uv、Uw，相電流Iu、Iv、Iw，它們的表達(dá)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(shù)角)。考慮三相三線的情況下，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測量功率因數(shù)的接線方式有12種，本文不做詳細(xì)討論，僅給出接線在符合u、v、w正相序條件下，以u相電流 Iu與v、w兩相的線電壓Uvw之間的相位差來測量功率因數(shù)的方法。實際上，對于三相三線的情況，只要求得兩相相電壓與另一相的線電流之間的夾角就可以求得功率因數(shù)，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。這樣線路的功率因數(shù)：
cosφ=cos(π／2-α)=sinα
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