1 引言

　　智能開關是單片機,傳感器和電力電子開關的結合,在電力系統中應用智能開關技術,不僅可以提高電力系統設備的使用壽命,而且能夠提高電力系統的穩定性,同時能夠一定程度的節約電能。正因為智能開關具有明顯的優勢,所以在電力系統中應用智能開關技術具有廣闊的前景。智能開關的硬件結構框圖如圖1所示。

　　以單片機作為中央控制單元,機在預先編制好的指令(即軟件程序)的驅動下,控制整個硬件電路工作,完成系統各項功能。具有當地無線通訊口,能對下位機進行控制;同時也具備遠程數據接口。鍵盤用于修改和設定定值,電壓上下限、電流上限值等;LCD用于顯示定值及各種運行狀態。單片機獲得電壓、電流、相角值后進行分析計算出功率因數、三相不平衡參數等,判斷是否正常。并通過周期值和設定值,控制開關的閉合與關斷。

　　2 實現通交阻直

　　電路原理如上圖所示由續流二極管、電容器、復合按鈕及交流接觸器組成的并聯二極管型交流接觸器節電線路。為復合(常開常閉)按鈕,為停止按鈕。當按下時, 電源電壓直接加到接觸器繞組上,常開觸點閉合自鎖,電容器充電;在松開瞬間,繞組由于電容器繼續充電仍維持吸合,同時,復位后,續流二極管便并聯于接觸器繞組兩端。此后,在交流電的正半周時二極管續流,使接觸器始終保持在吸合狀態,從而實現了交流接觸器交流啟動、直流運行的節電工作狀態。

　　該電路簡單實用、運行可靠,適合所有采用交流接觸器的電力線路,節電效果明顯,同時還能延長交流接觸器的壽命。

　　3 主要數據跟蹤

　　三相電壓電流的測量: 采用三個交流電壓和三個電流傳感器互感器將得到信號,送給A/D轉換電路進行采集,由單片機對交流信號采樣、計算出電壓和電流的有效值。

　　溫度的測量: 采用AD590作為溫度檢測元件,其測量精度較高,它的主要特性是流過器件的電流(mA)等于器件所處環境的熱力學溫度(開爾文)度數。

　　相位角的測量方法:將正弦信號整型為方波,再利用方波的邊沿作為中斷源觸發中斷來實現。

　　具體實現過程為:交流電壓和電流信號經過運放分別整形為方波,經過光電隔離加以整理并去掉負半波,經過施密特觸發器整形為TTL電平的波形。獲得了電壓和電流信號轉換來的TTL信號,來求得相位角。

　　整形后的電壓信號輸入AVR的外部中斷引腳,上升沿觸發中斷。單片機接收到上升沿觸發中斷后,將定時器/計數器1清零并開始計數,直到下一個上升沿中斷的到來,時間間隔即為一個周期。其倒數即為頻率。

　　整形后的電流信號輸入AVR的輸人捕獲引腳ICP,通過單片機內部的ICP寄存器讀取。由其值與周期值的比值,可計算出相位角,并推斷出電壓和電流之間的時間關系。

　　5 結語

　　這種基于單片機的智能開關無論從功能、適應性、精確度等方面都能達到現在社會需要,對整個裝置系統的考慮,從技術上、經濟上、穩定性等綜合思考,以達到一個比較好的綜合指標,滿足用戶的需求。

　　參考文獻

　　[1]鄭學堅,等.微型計算機原理及應用.清華大學出版社,第二版.

　　[2]丁元杰.單片機微機原理及應用,第二版.機械工業出版社.