相序自适应对称分量无功功率补偿装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种相序自适应对称分量无功功率补偿装置，包括无触点开关投切的补偿槽路和控制器，所述控制器包括基本时钟发生器，二、三次时钟发生器，负荷电流信号处理电路，Ａ／Ｄ转换电路，投切依据电路，投切功放电路，失压检测器１、失压检测器２、相序识别器、欠电压过电压检测器、启动联锁电路和ＰＬＣ。本发明专利技术能自动识别三相供电相序是顺序还是逆序，并根据相序自动调整控制时钟，正确实现补偿功能，使补偿后三相功率因数达０．９５以上甚至０．９９。根据本发明专利技术进行三相补偿，负荷不对称程度没有任何限制，补偿快速准确。在５０Ｈｚ供电条件下，装置响应速度是１５０Ｈｚ，即每电网周期（２０ｍＳ）每相检测一次无功电流更新一次补偿量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无触点开关无功功率补偿装置，具体说是一种相序自适应对称分量无功功率补偿装置
技术介绍
自中国专利技术专利99109784.x产业化以来开发出SVS-L，SVS-CL并兼容SVS-C三个系列无功功率补偿装置，社会效益很好。多年实践证明，FCTSR快速性，无污染性，不对称补偿性，滤波功能等优越性很受市场欢迎。上述补偿装置信号检测，信号处理和开关投切严格受由供电电网产生的时钟控制。装置进线电源U、V、W为顺序是前提条件。若U、V、W为逆序，控制时钟时序出错，补偿装置必定不可能正常运行。然而，新装置到用户现场安装调试时，往往会发现进线电源U、V、W已经是不可更改的逆序。如是，补偿装置制造厂家不得不在用户现场重新制作接网点到补偿装置的引线母排，不方便、伧促、甚至还有触电危险。由此产生了一个课题如果补偿装置的控制器具有相序自适应功能，即无论进线电源U、V、W是顺序还是逆序，控制时钟均能自适应调变，使补偿装置正常工作，问题就解决了。多年实践还发现了另一个问题虽然自89103959.7和89104223.7直到99109784.x都可以对不对称负荷进行不对称补偿，这当然比只能对称补偿的装置有进步，但随着负荷不对称程度的增加，控制器响应的偏差会加大，以数字例来说明如下。如图1所示，在一台容量315kVA，Δ/Yo，10/0.4供电变压器0.4kV负荷端，只有一台容量150kVA的单相碰焊机接在UV线电压上，没有别的负荷如图1之a所示。碰焊机电压、电流相量图如图1之b所示。据相量图，各相无功电流峰值是Iuq＝2IuSinu，滞后，又因u很小，故Iuq→0；Ivq＝2IvSinv，滞后；Iwq＝0；A/D转换后，[Iu]＝0，[Iv]≠0，[Iw]＝0Y/Δ转换后，投切依据如下[Iuv]＝3[Iu][Iv]/∑[I]＝0；[Ivw]＝3[Iv][Iw]/∑[I]＝0；[Iwu]＝3[Iw][Iu]/∑[I]＝0；式中∑[I]＝[Iu]+[Iv]+[Iw]。显然，由于负荷极端不对称，控制器运算得出的投切依据与实际需要之偏差很大，这是目前SVS无功功率补偿装置存在的又一个不足之处。
技术实现思路
本专利技术首先要解决的技术问题是克服专利技术专利99109784.x存在的相序不能自动适应调变的不足，在专利技术专利99109784.x的基础上，提供一种相序自适应功能。即使补偿装置能自动识别三相供电相序是顺序还逆序，并根据相序自动调整控制时钟，正确实现补偿功能。本专利技术要解决的另一技术问题是据对称分量理论，找出不对称负荷电流正序分量的无功电流峰值作为投切依据进行无功补偿，从而对负荷不对称程度没有任何限制。本专利技术包括晶闸管无触点开关元件及无触点开关元件投切的补偿电容等构成的无触点开关投切的补偿槽路和控制器，控制器包括基本时钟发生器，二、三次时钟发生器，负荷电流信号处理电路，A/D转换电路，投切依据电路，投切功放电路，失压检测器1、失压检测器2、相序识别器、欠电压过电压检测器、启动联锁电路和PLC，负荷电流信号处理电路将接收到的来自负荷电流传感器的倒相信号滤去电流信号谐波后经A/D转换电路进行模/数转换后送入投切依据电路锁存并处理后作为投切依据锁存；投切依据电路的输出信号经投切功放电路放大后输出至无触点开关投切的补偿槽路。基本时钟发生器接收来自补偿点的三相电压产生三个与相电压同相的方波，分三路输出，一路到二、三次时钟发生器使其产生二次和三时钟信号，其中二次时钟信号分两路输出，一路输出到负荷电流信号处理电路，使该电路分时向A/D转换电路输出经该电路处理后的信号；另一路输出到投切依据电路，使该电路分时锁存来自A/D转换电路的信号，二、三次时钟发生器产生的三次时钟信号输出到投切依据电路控制该电路的投切依据的处理和锁存；基本时钟发生器的第二路信号输出到投切功放电路，做该电路输出脉冲的同步时钟，第三路输出到相序识别器，经相序识别后分四路输出，第一路输出到负荷电流信号处理电路，控制该电路的输出信号的倒相与否，第二路输出到二、三次时钟发生器，对该发生器的二次时钟信号进行相序自适应控制，第三路输出到投切依据电路，对投切依据的锁存进行相序自适应控制，第四路输出到投切功放电路，对该电路输出脉冲的同步时钟进行相序自适应控制；失压检测器1接收来自补偿点的三相控制电压并对其进行检测后分四路输出，一路输出到负荷电流信号处理电路用于故障时封锁其输出，第二路输出到A/D转换电路用于故障时封锁其输出，第三路输出到投切功放电路用于故障时封锁其输出，第四路输出PLC，用于故障时通过PLC退运整个装置；失压检测器2接收并检测来自无触点开关投切的补偿槽路的信号，送入失压检测器1用于故障时通过失压检测器1的四路输出起相应的控制作用；欠电压过电压检测器接收来自补偿点的三相电压并对其进行检测后分二路输出，一路输出到A/D转换电路，欠电压时使A/D转换电路最高码输出，过电压时使A/D转换电路0输出，二路输出到PLC，通过PLC控制无触点开关投切的补偿槽路的滤波器的通断；启动联锁电路的输入端与PLC相接，其三个输出分别与A/D转换电路、失压检测器1和投切功放电路相接，PLC退运装置时，启动联锁电路封锁A/D转换电路，从而封锁触发脉冲，使失压检测器1复位，同时还向投切功放电路提供逻辑L启动联锁信号，PLC投运装置时，撤消对A/D转换电路的封锁，同时还向投切功放电路提供逻辑H启动联锁信号。本专利技术相序自适应控制的任务即是用逻辑电路检测相序，并根据测得的相序切换相应的时钟，使补偿行为正确实施。受控的补偿主回路可以是TSC工作方式，也可以是FCTSR集中滞后负荷工作方式。本专利技术不涉及99109784.x中的FCTSR地区调相机工作方式，即不涉及待补偿负荷电流既可能是超前也可能会滞后的特殊负荷补偿。本专利技术在中国专利技术专利99109784.x的基础上开发了两个新功能。第一，相序自适应功能。这个功能使补偿装置能自动识别三相供电相序是顺序还是逆序，并根据相序自动调整控制时钟，正确实现补偿功能。第二，根据对称分量理论，找到不对称负荷电流正序分量的无功成分，并以此为投切依据进行无功补偿，使补偿后三相功率因数达0.95以上甚至0.99。根据这一技术进行三相补偿，负荷不对称程度没有任何限制，补偿快速准确。在50Hz供电条件下，装置响应速度是150Hz，即每电网周期(20mS)每相检测一次无功电流更新一次补偿量。附图说明图1是接在线电压UV上碰焊机接线和相量图。图2是补偿装置开关电容槽路单相图。图3是补偿装置滤波器加开关电感槽路单相图。图4是U、V、W顺序时基本时钟时序图。图5是顺序时基本时钟、二次和三次时钟和晶闸管无触点开关触发信号时序图。图6是顺序时三相负荷电流无功分量负峰值采样时序图。图7是顺序时三相采样时序和三次时钟999产生的时序图。图8是逆序时基本时钟、二次和三次时钟和晶闸管无触点开关触发信号时序图。图9是逆序时三相负荷电流无功分量正峰值采样时序图。图10是逆序时三相采样时序和三次时钟999产生时序图。图11是一个三相不对称负荷例的电压、电流相量图。图12是时标拉宽后二次时钟25、26、27和三次时钟31、32、33和999对应关系。图13是本专利技术工作电源，显示电路和对应于图2主回路晶闸本文档来自技高网...

【技术保护点】
相序自适应对称分量无功功率补偿装置，包括晶闸管无触点开关元件及无触点开关元件投切的补偿电容等构成的无触点开关投切的补偿槽路和控制器，其特征在于控制器包括基本时钟发生器，二、三次时钟发生器，负荷电流信号处理电路，Ａ／Ｄ转换电路，投切依据电路，投切功放电路，失压检测器１、失压检测器２、相序识别器、欠电压过电压检测器、启动联锁电路和ＰＬＣ，负荷电流信号处理电路将接收到的来自负荷电流传感器的倒相信号滤去电流信号谐波后经Ａ／Ｄ转换电路进行模／数转换后送入投切依据电路锁存并处理后作为投切依据锁存；投切依据电路的输出信号经投切功放电路放大后输出至无触点开关投切的补偿槽路；基本时钟发生器接收来自补偿点的三相电压产生三个与相电压同相的方波，分三路输出，一路到二、三次时钟发生器使其产生二次和三时钟信号，其中二次时钟信号分两 路输出，一路输出到负荷电流信号处理电路，使该电路分时向Ａ／Ｄ转换电路输出经该电路处理后的信号；另一路输出到投切依据电路，使该电路分时锁存来自Ａ／Ｄ转换电路的信号，二、三次时钟发生器产生的三次时钟信号输出到投切依据电路控制该电路的投切依据的处理和锁存；基本时钟发生器的第二路信号输出到投切功放电路，做该电路输出脉冲的同步时钟，第三路输出到相序识别器，经相序识别后分四路输出，第一路输出到负荷电流信号处理电路，控制该电路的输出信号的倒相与否，第二路输出到二、三次时钟发生器，对该发生器的二次时钟信号进行相序自适应控制，第三路输出到投切依据电路，对投切依据的锁存进行相序自适应控制，第四路输出到投切功放电路，对该电路输出脉冲的同步时钟进行相序自适应控制；失压检测器１接收来自补偿点的三相电压并对其进行检测后分四路输出，一路输出到负荷电流信号处理电路用于故障时封锁其输出，第二路输出到Ａ／Ｄ转换电路用于故障时封锁其输出，第三路输出到投切功放电路用于故障时封锁其输出，第四路输出到ＰＬＣ，用于故障时通过ＰＬＣ退运整个装置；失压检测器２接收并检测来自无触点开关投切的补偿槽路的信号，送入失压检测器１用于故障时通过失压检测器１的前述四路输出起相应的控制作用；欠电压过电压检测器接收来自补偿点的三相电压并对其进行检测后分二路输出，一路输出到Ａ／Ｄ转换电路，欠电压时使Ａ／Ｄ转换电路最高码输出，过电压时使Ａ／Ｄ转换电路零输出，二路输出到ＰＬＣ，通过ＰＬＣ控制无触点开关投切的补偿槽路的滤波器的通断；启动联锁电路的输入端与ＰＬＣ相接，其三个输出分...

【技术特征摘要】
1.相序自适应对称分量无功功率补偿装置，包括晶闸管无触点开关元件及无触点开关元件投切的补偿电容等构成的无触点开关投切的补偿槽路和控制器，其特征在于控制器包括基本时钟发生器，二、三次时钟发生器，负荷电流信号处理电路，A/D转换电路，投切依据电路，投切功放电路，失压检测器1、失压检测器2、相序识别器、欠电压过电压检测器、启动联锁电路和PLC，负荷电流信号处理电路将接收到的来自负荷电流传感器的倒相信号滤去电流信号谐波后经A/D转换电路进行模/数转换后送入投切依据电路锁存并处理后作为投切依据锁存；投切依据电路的输出信号经投切功放电路放大后输出至无触点开关投切的补偿槽路；基本时钟发生器接收来自补偿点的三相电压产生三个与相电压同相的方波，分三路输出，一路到二、三次时钟发生器使其产生二次和三时钟信号，其中二次时钟信号分两路输出，一路输出到负荷电流信号处理电路，使该电路分时向A/D转换电路输出经该电路处理后的信号；另一路输出到投切依据电路，使该电路分时锁存来自A/D转换电路的信号，二、三次时钟发生器产生的三次时钟信号输出到投切依据电路控制该电路的投切依据的处理和锁存；基本时钟发生器的第二路信号输出到投切功放电路，做该电路输出脉冲的同步时钟，第三路输出到相序识别器，经相序识别后分四路输出，第一路输出到负荷电流信号处理电路，控制该电路的输出信号的倒相与否，第二路输出到二、三次时钟发生器，对该发生器的二次时钟信号进行相序自适应控制，第三路输出到投切依据电路，对投切依据的锁存进行相序自适应控制，第四路输出到投切功放电路，对该电路输出脉冲的同步时钟进行相序自适应控制；失压检测器1接收来自补偿点的三相电压并对其进行检测后分四路输出，一路输出到负荷电流信号处理电路用于故障时封锁其输出，第二路输出到A/D转换电路用于故障时封锁其输出，第三路输出到投切功放电路用于故障时封锁其输出，第四路输出到PLC，用于故障时通过PLC退运整个装置；失压检测器2接收并检测来自无触点开关投切的补偿槽路的信号，送入失压检测器1用于故障时通过失压检测器1的前述四路输出起相应的控制作用；欠电压过电压检测器接收来自补偿点的三相电压并对其进行检测后分二路输出，一路输出到A/D转换电路，欠电压时使A/D转换电路最高码输出，过电压时使A/D转换电路零输出，二路输出到PLC，通过PLC控制无触点开关投切的补偿槽路的滤波器的通断；启动联锁电路的输入端与PLC相接，其三个输出分别与A/D转换电路、失压检测器1和投切功放电路相接，PLC退运装置时，启动联锁电路封锁A/D转换电路，从而封锁触发脉冲，使失压检测器1复位，同时还向投切功放电路提供逻辑L启动联锁信号，PLC投运装置时，撤消对A/D转换电路的封锁，同时还向投切功放电路提供逻辑H启动联锁信号。2.根据权利要求1所述的相序自适应对称分量无功功率补偿装置，其特征在于还包括一显示电路，该电路可接收来自相序识别器、失压检测器1、投切依据电路及欠电压过电压检测器的输出信号，以显示整个装置相应的运行状态。3.根据权利要求1或2所述的相序自适应对称分量无功功率补偿装置，其特征在于所述的基本时钟发生器包括六路方波发生器，其中三路是输入与三相电源的相电压同相的相电压方波发生器，另三路是输入与三相电源线电压同相的线电压方波发生器；所述每路方波发生器均由2个比较器、2个倒相器和辅助电阻、电容及二极管构成，第1个比较器的同极性输入端用于接三相电源的正弦信号，异极性输入端接直流0线，其两输入端间接反并联二极管作限压保护；第二个比较器的异极性输入端用于接收来第1个比较器产生的方波信号，同极性输入端则接直流0线，其输出的是相应的第1个比较器的倒相信号；六路方波发生器中有两路的第1个比较器产生的方波信号分四路输出，第1路输出至第2个比较器的异极性输入端，第2路输出至相序识别器，第3路、第4路均输出至二、三次时钟发生器；第2个比较器的输出倒相信号经第1个倒相器倒相后分二路输出到二、三次时钟发生器；六路方波发生器中有1路的第一个比较器产生的方波信号分三路输出，第1路输出至第2个比较器的异极性输入端，另2路到输出至二、三次时钟发生器，第2个比较器输出的倒相信号经第1个倒相器倒相后分二路输出到二、次时钟发生器；另三路方波发生器的第1个比较器产生的方波信号经第2个比较器、第1个倒相器、第2个倒相器三次倒相后分两路输出，一路输出到二、三次时钟发生器，另一路输出至投切功放电路。4.根据权利要求1或2所述的相序自适应对称分量无功功率补偿装置，其特征在于所述二、三次时钟发生器由两片三端门和九个二输入与门、四个单稳态电路、两个三输入或非门、一个三输入与非门及辅助电阻构成，两片三端门同时接收来自基本时钟发生器输出的相应信号和相序识别器的控制信号，相序识别器的控制信号用于控制两片三端门的通、断，两片三端门的各五个输出端均与其中三个二输入与门的五个输入端相联，三个二输入与门的第六个输入端单独直接接收来自基本时钟发生器的信号，从而产生三个二次时钟信号并分别输出至其中的三个单稳态电路；三个二次时钟信号还同时经其中一个三输入或非门、一个三输入与非门输出到第四个单稳态电路，前三个单稳态电路分别与第四个单稳态电路的输出信号同时输入其中三个二输入与门后产生三个三次时钟信号，分别输出至投切依据电路；前三个单稳态电路的输出信号还同时输出至另一个三输入或非门，使其产生第四个三次时钟信号并输出至投切依据电路；还有三个两输入与门直接接收来自基本时钟发生器的信号，两两相与后产生另三个二次时钟信号，分两路输出，一路输出到负荷电流信号处理电路，另一路输出到投切依据电路。5.根据权利要求1或2所述的相序自适应对称分量无功功率补偿装置，其特征在于所述相序识别器由1个D触发器、两个倒相器和两个削波电路构成，D触发器有两个输入端，分别用于接收来自基本时钟发生器的基本时钟信号，当D触发器接收的基本时钟信号是顺序时，其Q输出为高电平，Q输出为低电平，当D发器接收的基本时钟信号是逆序时，其Q输出为低电平，Q输出为高电平；Q输出及Q的输出信号分别经过相应的削波电路再通过相应的倒相器均分三路输出，一路到二、三次时钟发生器，对其进行相序自适应控制，一路到投切依据电路，对其进行相序自适应控制，第三路到投切功放电路，对其进行相序自适应控制；Q还有一路输出信号不经削波处理直接输出至负荷电流处理电路，对其进行相序自适应控制。6.根据权利要求1或2所述的相序自适应对称分量无功功率补偿装置，其特征在于所述失压检测器1由8个比较器、1个三输入或非门、两个三输入与非门、两个光隔、一片十二位二进制计数器、一片八输入或非门和辅助的二极管、稳压管、电阻、电容构成，8个比较器分成4组，其中三组比较器分别用来接收来自三相电源相应相电压的正弦波信号，每组比较器都是其中的一个比较器的同极性输入端用来接收前述正弦波信号，其异极性输入端与由稳压管及电阻构成的正门槛电路相联，另一比较器的异极性输入端用来接收前述正弦波信号，其同极性输入端与由另一由稳压管及电阻构成的负门槛电路相联；每组比较器中两个比较器的输出分别通过相应的由两个二极管构成的或门电路接至由电阻、电容构成的阻容滤波电路，再同时输入至一个三输入与非门，前述三输入与非门的输出接至三输入或非门的两个输入端，三输入或非门的第三个输入端用来接收一个光隔的输出，该光隔的输入用来接收来自失压检测器2的输出信号；三输入或非门的输出分两路，一路到另一个三输入与非门两个输入端，另一路到十二位二进制计数器的计数端，该计数器的低八位输出接至八输入或非门的输入，八输入或非门的输出接至前述另一个三输入与非门的第三个输入端，计数器的复位端用来接收来自启动联锁电路的复位信号；前述另一个三输入与非门的输出分三路，一路接至第四组比较器中一个比较器的同极性输入端，另一路输出经过另一个光隔到PLC，第三路接至投切功放电路；前述比较器的异极性输入端接至由电阻、二极管构成的第三个正门槛电路，该比较器的输出分二路，一路接至同组另一个比较器的异极性的输入端，另一路接至负荷电流信号处理电路，进行失压联锁，该另一比较器的同极性输入端接至前述的负门槛电...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴迪生，裴厚生，
申请(专利权)人：裴迪生，裴厚生，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]