地铁牵引供电系统的无功功率补偿电路技术方案

本实用新型专利技术的地铁牵引供电系统的无功功率补偿电路，功耗计算电路通过乘法器IC1将实时功率因数与功率因数为1使对应的电压信号进行相乘得出有功功率，进入减法运算电路与视在功率对应的电压相减得出功耗值；相位检测电路通过芯片H1检测地铁牵引供电线路电压和电流过零时的相位，电压超前电流时，三极管Q2导通、继电器K1线圈得电，电压滞后电流时，三极管Q1导通、继电器K2线圈得电；平滑投切电路在继电器K1线圈得电时，实现根据功耗值的大小自动平滑投切电容器GC1、GC2、GC3，呈容抗性质时，实现根据功耗值的大小自动平滑投切电抗器GL1、GL2、GL3，以此实现功率补偿的目的。解决了在要求不高的场采用现有技术进行无功补偿，成本高、不适用的问题。

【技术实现步骤摘要】
地铁牵引供电系统的无功功率补偿电路
本技术涉及电池充电
，特别是地铁牵引供电系统的无功功率补偿电路。
技术介绍
地铁牵引供电系统大量投入使用的电缆线路以及配备的一系列非线性电力电子装置,造成了系统谐波含量丰富、电缆容性电流大、无功倒送、电压波动及闪变、功率因数不足等一系列谐波和无功问题,使地铁供电系统的安全稳定运行遭到破坏。目前无功补偿通常采用就近要补偿的设备设置无功功率测试仪+PLC为核心的控制器+电容器或电抗器的无功补偿装置进行补偿，能达到无功补偿响应速度和补偿量的要求，但其成本高，在地铁牵引供电的主变电所、牵引变电所、接触网能充分发挥作用，但在电力监控、地铁内排风装置、照明装置等要求不高的场所并不适用。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本技术目的是提供地铁牵引供电系统的无功功率补偿电路，有效的解决了在要求不高的场采用现有技术进行无功补偿，成本高、不适用的问题。其解决的技术方案是，包括功耗计算电路、相位检测电路、平滑投切电路，其特征在于，所述功耗计算电路通过乘法器IC1将功率因数测试仪输出的地铁牵引供电线路实时功率因数与功率因数为1使对应的电压信号进行相乘得出有功功率，进入减法运算电路与视在功率对应的电压相减得出功耗值；所述相位检测电路通过型号为CD4060芯片H1检测电压传感器和电流传感器检测的地铁牵引供电线路电压和电流过零时的相位，电压超前电流时，三极管Q2导通、继电器K1线圈得电，电压滞后电流时，三极管Q1导通、继电器K2线圈得电；所述平滑投切电路在继电器K1线圈得电时，根据功耗值的大小触发功率三极管Q3、Q4、Q5，实现自动平滑投切电容器GC1、GC2、GC3，在继电器K2线圈得电时，根据功耗值的大小触发功率三极管Q3、Q4、Q5，实现自动平滑投切电抗器GL1、GL2、GL3。本技术结构简单，通过检测设备供电线路电压和电流过零时的相位，判断设备呈阻抗性质或呈容抗性质，通过乘法器IC1将功率因数测试仪输出的地铁牵引供电线路实时功率因数与功率因数为1使对应的电压信号进行相乘得出有功功率，进入减法运算电路与视在功率对应的电压相减得出功耗值，呈阻抗性质时，继电器K1的三组常开触点K1-1同时闭合，实现根据功耗值的大小自动平滑投切电容器GC1、GC2、GC3，呈容抗性质时，实现根据功耗值的大小自动平滑投切电抗器GL1、GL2、GL3，以此实现功率补偿的目的。附图说明图1为本技术的电路连接原理图。具体实施方式为有关本技术的前述及其他
技术实现思路
、特点与功效，在以下配合参考附图1对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。下面将参照附图描述本技术的各示例性的实施例。地铁牵引供电系统的无功功率补偿电路，所述功耗计算电路通过乘法器IC1将功率因数测试仪输出的地铁牵引供电线路实时功率因数与功率因数为1使对应的电压信号进行相乘得出有功功率，进入减法运算电路与视在功率对应的电压相减得出功耗值；所述相位检测电路通过型号为CD4060芯片H1检测电压传感器和电流传感器检测的地铁牵引供电系统中线路电压和电流过零时的相位，电压超前电流时，三极管Q2导通、继电器K1线圈得电，电压滞后电流时，三极管Q1导通、继电器K2线圈得电；所述平滑投切电路在继电器K1线圈得电时，根据功耗值的大小触发功率三极管Q3、Q4、Q5，实现自动平滑投切电容器GC1、GC2、GC3，在继电器K2线圈得电时，根据功耗值的大小触发功率三极管Q3、Q4、Q5，实现自动平滑投切电抗器GL1、GL2、GL3；所述平滑投切电路在继电器K1线圈得电时，也即电力监控设备、地铁内排风装置、照明装置呈阻抗性质时，继电器K1的三组常开触点K1-1同时闭合，根据功耗值的大小触发功率三极管Q3、Q4、Q5，实现根据功耗值的大小自动平滑投切电容器GC1、GC2、GC3，在继电器K2线圈得电时，也即电力监控设备、地铁内排风装置、照明装置呈容抗性质时，根据功耗值的大小触发根据功耗值的大小触发功率三极管Q3、Q4、Q5，实现自动平滑投切电抗器GL1、GL2、GL3，包括稳压管Z1，稳压管Z1的负极连接运算放大器AR2的输出端，稳压管Z1的正极分别连接三极管Q3的基极、稳压管Z2的负极，三极管Q3的发射极分别连接二极管D3的正极、继电器K1常开触点K1-1一端、继电器K2常开触点K2-1一端，继电器K1常开触点K1-1另一端通过电容器GC1连接地，继电器K2常开触点K2-1另一端通过电抗器GL1连接地，稳压管Z2的正极分别连接三极管Q4的基极、稳压管Z3的负极，三极管Q4的发射极分别连接二极管D4的正极、继电器K1常开触点K1-2一端、继电器K2常开触点K2-2一端，继电器K1常开触点K1-2另一端通过电容器GC2连接地，继电器K2常开触点K2-2另一端通过电抗器GL2连接地，稳压管Z3的正极连接三极管Q5的基极，三极管Q5的发射极分别连接二极管D5的正极、继电器K1常开触点K1-3一端、继电器K2常开触点K2-3一端，继电器K1常开触点K1-3另一端通过电容器GC3连接地，继电器K2常开触点K2-3另一端通过电抗器GL3连接地，三极管Q3、Q4、Q5的集电极和二极管D3、D4、D5的负极均连接到地铁牵引供电线路U线上；所述功耗计算电路通过型号为ICL8013乘法器IC1将功率因数测试仪输出的地铁牵引供电线路实时功率因数与功率因数为1时对应的电压信号进行相乘得出有功功率，之后进入运算放大器AR2、电阻R1、电阻R2组成的减法运算电路与视在功率对应的电压（+5V）相减得出功耗值，包括乘法器IC1，乘法器IC1的引脚6连接功率因数测试仪输出的地铁牵引供电线路实时功率因数，乘法器IC1的引脚1连接功率因数为1时功率对应的电压信号，设定为+5V，乘法器IC1的引脚7、引脚8、引脚9、引脚10连接地，乘法器IC1的引脚2连接电源+15V，乘法器IC1的引脚5连接电源-15V，乘法器IC1的引脚4分别连接电位器RP1的上端、电感L1的一端，电位器RP1的下端连接地，电位器RP1的中间端连接乘法器IC1的引脚3，电感L1的另一端分别连接电容C1的一端、运算放大器AR2的反相输入端，运算放大器AR2的同相输入端分别连接电阻R1的一端、电阻R2的一端，电阻R1的另一端连接电源+5V，运算放大器AR2的输出端和电阻R2的另一端连接到平滑投切电路；所述相位检测电路通过型号为CD4060芯片H1检测电压传感器和电流传感器检测的地铁牵引供电线路（具体如地铁牵引系统中电力监控设备的供电线路、地铁内排风装置的供电线路、照明装置的供电线路）电压和电流过零时的相位，具体的电压传感器检测的电压经反相并联的二极管D6、D7稳压后送入运算放大器AR1的同相输入端，运算放大器AR1的反相输入端连接地，运算放大器AR1、电阻R4反馈电路放大后进入型号为CD4060芯片H1的引脚3，电流传感器检测的电流信号经运算放大器AR3、AR4电阻R6-电阻R本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.地铁牵引供电系统的无功功率补偿电路，包括功耗计算电路、相位检测电路、平滑投切电路，其特征在于，所述功耗计算电路通过乘法器IC1将功率因数测试仪输出的地铁牵引供电线路实时功率因数与功率因数为1时对应的电压信号进行相乘得出有功功率，进入减法运算电路与视在功率对应的电压相减得出功耗值；/n所述相位检测电路通过型号为CD4060芯片H1检测电压传感器和电流传感器检测的地铁牵引供电线路电压和电流过零时的相位，电压超前电流时，三极管Q2导通、继电器K1线圈得电，电压滞后电流时，三极管Q1导通、继电器K2线圈得电；/n所述平滑投切电路在继电器K1线圈得电时，根据功耗值的大小触发功率三极管Q3、Q4、Q5，实现自动平滑投切电容器GC1、GC2 、GC3，在继电器K2线圈得电时，根据功耗值的大小触发功率三极管Q3、Q4、Q5，实现自动平滑投切电抗器GL1、GL2 、GL3。/n

【技术特征摘要】
1.地铁牵引供电系统的无功功率补偿电路，包括功耗计算电路、相位检测电路、平滑投切电路，其特征在于，所述功耗计算电路通过乘法器IC1将功率因数测试仪输出的地铁牵引供电线路实时功率因数与功率因数为1时对应的电压信号进行相乘得出有功功率，进入减法运算电路与视在功率对应的电压相减得出功耗值；
所述相位检测电路通过型号为CD4060芯片H1检测电压传感器和电流传感器检测的地铁牵引供电线路电压和电流过零时的相位，电压超前电流时，三极管Q2导通、继电器K1线圈得电，电压滞后电流时，三极管Q1导通、继电器K2线圈得电；
所述平滑投切电路在继电器K1线圈得电时，根据功耗值的大小触发功率三极管Q3、Q4、Q5，实现自动平滑投切电容器GC1、GC2、GC3，在继电器K2线圈得电时，根据功耗值的大小触发功率三极管Q3、Q4、Q5，实现自动平滑投切电抗器GL1、GL2、GL3。


2.如权利要求1所述的地铁牵引供电系统的无功功率补偿电路，其特征在于，所述平滑投切电路包括稳压管Z1，稳压管Z1的负极连接运算放大器AR2的输出端，稳压管Z1的正极分别连接三极管Q3的基极、稳压管Z2的负极，三极管Q3的发射极分别连接二极管D3的正极、继电器K1常开触点K1-1一端、继电器K2常开触点K2-1一端，继电器K1常开触点K1-1另一端通过电容器GC1连接地，继电器K2常开触点K2-1另一端通过电抗器GL1连接地，稳压管Z2的正极分别连接三极管Q4的基极、稳压管Z3的负极，三极管Q4的发射极分别连接二极管D4的正极、继电器K1常开触点K1-2一端、继电器K2常开触点K2-2一端，继电器K1常开触点K1-2另一端通过电容器GC2连接地，继电器K2常开触点K2-2另一端通过电抗器GL2连接地，稳压管Z3的正极连接三极管Q5的基极，三极管Q5的发射极分别连接二极管D5的正极、继电器K1常开触点K1-3一端、继电器K2常开触点K2-3一端，继电器K1常开触点K1-3另一端通过电容器GC3连接地，继电器K2常开触点K2-3另一端通过电抗器GL3连接地，三极管Q3、Q4、Q5的集电极和二极管D3、D4、D5的负极均连接到地铁牵引供电线路U线上。


3.如权利要求1所述的地铁牵引供电系统的无功功率补...

【专利技术属性】
技术研发人员：王轶，颜磊，
申请(专利权)人：王轶，颜磊，
类型：新型
国别省市：河南;41