在电力系统中,由于无功功率的存在,特别是低压电网用电设备功率因数偏低,造成很大的资源浪费。提高电网低压端的功率因数,既可以提高发电设备的利用率和效率,又能显著提高电力系统的经济性与供电质量。无功功率补偿作为电力系统领域的一个很重要的研究课题,具有重大的实际意义。为了提高低压端用电设备的功率因数,设计了一种用于低压端用电设备的无功补偿装置。该装置通过检测用电设备输入端电压、电流的过零点来计算用电设备的实时功率因数,采用单片机作为主控器对所需的电容大小进行计算,根据PID控制算法对并联电容器组的投切,以达到自动实时就地对用电设备的无功功率进行补偿的目的。在进行电容器投切的同时,通过RS232串口将控制器中的数据传输到计算机,实现了多台用电设备的电流、电压、功率因数等参数的集中显示与存储。在硬件设计方面,采用ATmega16单片机作为主控单元,利用Protel 99 SE等工具设计了过零检测电路、串口通信电路、LCD数字显示电路、控制输出电路及相关保护电路;分析了谐波产生的原因并进行了处理。在软件设计方面,采用ICC AVR的C语言开发了无功功率计算程序、补偿电容选择程序、PID控制程序,串口通信程序以及LCD数字显示器显示程序等,利用VC编写了数据采集及显示程序。该低压无功补偿装置在异步电动机上进行了实验,实验证明,该无功补偿装置能够正确采集和显示电网相关参数,能够根据所得出的功率因数进行电容器的自动投切,异步电动机所需要的大部分无功功率可由该低压无功补偿装置供给。在绝大部分时间里,该补偿装置能够将电动机的功率因数控制在0.95以上,减少线路负荷和损耗,达到了节约电能的目的。