在工作过程中， 若采样到的电压数据大于设定的过压保护值时， 控制器将逐步切除已投 入的电容器，若发现超过设定的保护值的 10%时，则一次性切除所有已投入的电容器，保护 电容器。

  为方便用户接线，若用户将电压 Ubc 接成了 Ucb，或将 Ia 的输入接反，根据以上的推 断，我们同样可得到：

  随着现代工业的发展， 电网中使用的感性负载也愈来愈多， 如感应式电动机、 变压器等。 这些设备在工作时不但要消耗有功功率， 同时需要电网向其提供对应的无功功率， 造成电网 的功率因数偏低。 在电网中并联电容器能够大大减少电网向感性负载提供的无功功率， 以此来降低 输电线路因输送无功功率造成的输电损耗， 改善电网的运行条件， 因此功率因数补偿控制器 一直有着广阔的应用市场。本文所介绍的功率因数补偿控制器符合 JB/T9663－1999 国家标 准，基本功能有：

  控制器的 CPU 采用 ATMEL 的 ATMEGA16-8L，此单片机工作电压范围宽（2.7-5.5V） ，最 高工作频率为 8MHz； 芯片内部具有 16k 字节的 Flash 程序程序存储器， 512 字节的 EEPROM， 1K 字节的片内 SRAM；8 路 10 位 ADC；一个可编程的串行 USART，具有独立片内振荡器的 可编程看门狗定时器；两个具有独立预分频器和比较器功能的 8 位定时器/ 计数器 ；一个 具有预分频器、比较功能和捕捉功能的 16 位定时器/ 计数器。显示芯片采用南京沁恒公司 生产的键盘、显示专用芯片 CH451S，CH451S 最大能驱动 8 为数码管，且不需外加驱动就能 直接驱动 LED 数码管，大大减小了印板尺寸，单片机的采用 SPI 模式，只需 3 线（片选 CS、 时钟 CLK、数据输入 DIN） ，因本系统未用 CH451S 的键盘功能，所以 CH451S 的 DOUT 引脚 不用。Ubc 的电压信号经过电阻限流进入 2mA/2mA 的隔离变换器后分为两路，一路进入模 拟绝对值处理电路送入单片机的 A/D 转换口 ADC0，作为电压显示信号，另一路经过零比较 后进入单片机中断口 INT0；同样 Ia 的电流信号经 5A/5mA 的隔离变换器后分为两路，一路 进入模拟绝对值处理电路送入单片机的 A/D 转换口 ADC1，作为电流显示信号，另一路经过 零比较后进入单片机定时器门控端 ICP 引脚。

  （5）所有的工作参数都能够最终靠面板按键设定，包括投入门限、切除门限、过压保护 门限、欠电流封锁门限、投切延时时间

  在我们的 ARC 功率因数自动补偿控制仪中，为了计算的方便，我们电流相位的采样为 电压采样的第二个周期，即若没有相位差 Ia 滞后 Ua 的角度为 360?。在实际检验测试中，假设 我们检测到 Ia 滞后 Ubc 的角度为α ，根据以上的分析得知：

  由于在三相供电中有不同接线方法， 不同的接线方法对功率因数的算法也不一样， 因此 我们规定 ARC 系列功率因数自动补偿控制仪的电流取自三相供电中的 A 线， 电压取自 BC 间

  在三相供电中，我们假设三相的相电压分别为 Ua、Ub、Uc，A 线电流为 Ia

  为了避免对电容器组中的某一组进行频繁的投切， 平衡每一组电容器的上班时间， 延长 总系统的常规使用的寿命。 我们对电容器的投切采用先投入的优先切除， 先切除的优先投入的原 则，我们在单片机的 RAM 中开辟了一空间，用于记录每组电容器的投入与切除时间，然后 进行排序，将已上班时间最长的作为优先切除对象，将切除时间最长的作为优先投入对象。

  当三相交流的负载回路电流非常小时， 会产生投切振荡的现象。 也就是说控制管理系统投入 一组电容器会产生过投， 切除一组电容器又会产生投入不足， 控制器就会产生重复的投切现 象。为避免此想象的发生，我们设置了欠电流锁定，当电流值小于此数值时，系统将停止对 电容器的投切动作，维持已投入的电容器工作。

  采样三相电源中一线电流（如 A 线）与另外两线的电压（如 BC 线）之间的相位差，通 过一定的运算， 得到当前电网的实时功率因数。 此功率因数与设定的投入门限和切除门限比 较，在整个投切延时时间内，若在投切门限以内，则不予动作；若小于投入门限，则另投入 一组电容器；若大于切除门限或发现功率因数为负时，则切除一组已投入的电容器。再经过 投切延时时间，重复比较与投切，直到当前的功率因数达到投切门限以内。在投切过程中， 若发现检测到的电压大于设定的过压保护门限， 则按组切除所有已投入的电容； 当检测到的 电压超过设定的过压保护门限的 10%时， 则一次性切除所有已投入的电容， 用以保护电容器。 在投切时若发现检测到的电流小于欠电流封锁门限， 则停止投切动作， 避免系统出现循环投 切现象。

  因整个系统对电压、电流采样的精度要求不高，我们直接用 CPU 的 10 位 A/D 对电压、 电流的信号进行 A/D 转换，转换的结果一方面供显示的需要，另一方面作为过压与欠流的 比较信号。 我们将 INT0 设置为上升沿产生异步中断， 设置为上升沿触发输入捕捉。 INT0 ICP 当 产生中断时，16 位计数器开始以内部恒定的频率开始计数，直到下一中断的产生。在计数 的同时，当 TCP 上有上升沿脉冲时，即将 16 位计数器已计得的数据放入到捕捉寄存器中。 当一个采样周期结束时， 计数器中得数据(N)即为外部交流信号的一个周期基数, 捕捉寄存器 中数据（n）电流 Ia 滞后电压 Ubc 的基数，将(n/N)*360?即为角度，根据上面的原理就可判 断在同一周波中时电压超前电流还是电流超前电压， 同时还可得出超前或滞后的角度， 将此 数据来进行查表即可得到功率因数。