基于MSP430单片机的智能无功补偿控制器的设计

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摘要:本文介绍了用MSP430单片机构成的智能无功补偿控
制器,详细阐述了控制器的硬件结构、软件设计、检测原理
" T0 e" H6 I  N( Y, m2 i$ `0 Q和控制策略，该控制器具有性能高、价位低配置灵活等特点
得到了广泛的应用和用户的好评。
关键词:MSP430单片机;无功补偿;智能控制器
+ ~8 I8 D9 _! y; ]3 t+ m2 }1引言
随着经济的发展和人们生活水平的提高，各行各业对供电
$ ~( |5 s5 D- O可靠性和供电质量提出了更高的要求。由于配电网处于电网的
4 m/ a' F1 ^1 t% S: Z1 D0 b3 b2 k' e末端，用户多为低压用户，许多用电器的功率因数很低,且不带
; E8 e+ ^$ Z/ R1 f补偿装置,这给电网带来很大的功率负担和额外线损,为了维护
电力系统稳定、保证电能质量和安全运行,对电网末端变压器进
; W2 X$ b/ z) i1 c7 E) K1 A; X行就地无功补偿很有必要。本文利用TI公司的MSP430F149单
片机为核心构成的控制器,实时监测电网的电压、电流,并计算
出有功、无功、功率因数,根据用电负荷情况,通过复合开关控制
7 K! P& }, ]: M4 N电容器组的自动投、切,实现无功功率的动态补偿，且具有报警
4 y9 r" [( ~4 r( H. q* X功能。该装置安装在电力配电变压器低压侧,用于补偿配电变压
器无功功率改善配电变压器的无功潮流，同时该装置也具有辅
助调压的作用。
- z# k: i) o2 t) b2MSP430系列单片机的特点
5 r' D8 ^9 J; ~. t) j德州仪器公司T)推出的MSP430F14x系列是超低功耗
Flash型16位单片机,特别适合于电池供电场合或手持设备,它
的结构是"吗-诺依曼"型,RAM、ROM和全部外围模块都位于同
一地址空间内，其特点如下:
1.功耗低,电压范围宽1.8V-3.6V),在 1MHz 1.8V 条件下
/ o6 h* x# s( v' |2 G- j% w工作电流仅为160uA,休眠时为0.1uA,这时RAM中的数据依然
能够有效保持,真正达到了微安级。MSP430F14x 单片机具有五
+ f- G- U5 c, F% P4 T5 h种节能模式: LPMO、LPM1、LPM2、LPM3、LPM4,这五种模式为其
低功耗管理提供了极好的性能保证。
2、丰富的外围模块集成,以MSP430 F149 为例,片内集成:
看门狗定时器、1个精确的模拟比较器、2个具有捕捉/比较寄存
3 F6 d8 A+ F3 N, f: M& W  ~  C器的定时器、8路12位A/D转换器、2个串行通信接口、1个硬
件乘法器、6个I/0端口每个有 8个I/0口).60KB的Flash
% t8 m$ L, q1 g* u3 j0 ^ROM,2KB RAM。
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' S7 P  l& i( d: k, z5 _% |3、先进的在线编程技术,所有型号都包含JTAG Joint Test
Action Group)标准测试接口IEEE1149 标准接口),方便进行片
上在线仿真,固化于Flash存储器内的程序易于在线升级和调试。
4、方便用户使用c使用ANSI的C)语言进行程序设计,支
' K& M! B# f9 ?+ O3 M* Z2 ^持汇编语言与C语言的混合编程模式。
总之, MSP430系列单片机具有极低的功耗、强大的处理能
9 l  C5 ^" U7 [( _5 |% ~- S* _力、丰富的片上外围模块,方便高效的开发方式。
3控制器的硬件结构及工作原理
控制器由单片机、信号检测模块、输出控制模块、复合开关、
, n+ w9 c! b1 B! n- r- B  f电容器组、键盘及LCD显示模块、存储模块、远程通讯模块和电
1 ?; I1 ~: C- U5 d源模块组成,结构如图1所示。


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由于配电网处于电网的末端，用户多为低压用户