智能电容补偿控制器设计

　　输出控制

　　输出控制主要负责补偿电容的投切，主要有：为保护电容使电容的投切不过于频繁，留有足够的电容放电时间;当所需投切容量小于110%的电容补偿容量时，将不再投切，以防电容的反复投切。

　　关键技术和解决方案

　　SPI 总线技术

　　SPI总线是串行外设接口的英文缩写。通过时钟引脚(SCK)，串行数据输出引脚(SDO)和串行数据输入引脚(SDI)进行串行读写，可用于与其他外设或单片机进行通信。其时钟频率最高可达10MHz。

　　外部端口扩展

　　由于此项目需要大量的外部IO端口，而且这些端口的使用频率又不高，所以可通过锁存器进行外部IO端口扩展，这里使用了5片74LVC573扩展出32个IO端口。

　　电量参数采集

　　由于电量参数采集的是380V的强电，所以只有隔离降压后才可以采集和模数转换。在此项目中对电流采用霍尔传感器进行隔离和降压，对电压采用电压互感器进行隔离和降压。这样可使单片机的弱电系统与外部的强电部分进行完全隔离，并可以承受4500V的电压冲击。

　　RC 二阶滤波

　　由于电网上的环境十分恶劣，特别是大功率电感或电容设备起动时。所以要对电流电压进行滤波后才可正常采集，要保证电压谐波小于8%，电流谐波小于25%的情况下正常运行，就要采用二阶滤波。这里采用的截止频率是75Hz，通过频率为25Hz，阻抗为10KΩ。

　　开关电源

　　由于电路设计时DC5V电源是由DC24V直接降压得到，如果采用LDO降压稳压电源会有很大的发热，所以这里采用了开关电源，采用LM2596，其输入电压范围为8V~40V，输出电流最大可达3A。

　　参考文献:

　　[1]串行链路和TCP/IP 上的MODBUS标准

　　[2]基于M SP430 在三相交流电监测系统中的应用(罗松涛、曾兴赠、彭侠夫)

　　[3]MAX146/147 Datasheet 2001.10

　　[4]MXT8051 Datasheet 2009.03