智能无功补偿装置制造方法及图纸

一种智能无功补偿装置，属控制技术领域用于解决电路无功补偿中的问题。其技术方案是：它由电压信号输入电路、电流信号输入电路、按键输入电路、单片机、调理触发电路以及执行电路组成，所述电压信号输入电路由运算放大器Ｆ１、Ｆ２、电阻Ｒ１～Ｒ４组成，所述电流信号输入电路由运算放大器Ｆ３、Ｆ４、电阻Ｒ５～Ｒ８组成，所述按键输入电路由按键ＡＮ１～ＡＮ４及提升电阻Ｒ９～Ｒ１２组成，所述调理触发电路由达林顿阵列电路Ｕ２、过零触发电路Ｕ３（Ａ～Ｄ）组成，所述执行电路由接触器ＪＤ１～ＪＤ３、晶闸管ＳＣＲ和二极管Ｄ组成。本实用新型专利技术体积小、响应速度快、精度高、能实现多种方式补偿，而且有效地延长了电容器的使用寿命。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种能自动控制电力系统补偿电容投切的装置，属控制

技术介绍
目前，电力系统无功补偿方式都是以某一种策略投切电容或调节电感。现有的无功补偿装置都丰存在着体积大，响应速度慢，抗干扰能力差，精度低，控制方式单一等缺陷。在恶劣的工作环境中，这种无功补偿装置很难正常使用。例如在使用电弧炉、中频炉等设备时，电路中含有较高谐波分量，现有的无功补偿装置因不能快速、精确地计算出电网的各种参数，如电压、电流、功率因数，也就无法快速、精确地实施补偿，更谈不上保护和延长电容的使用寿命。使用这种补偿装置，不仅会造成大量的能源浪费，而且还有可能造成电力系统不稳定。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足、提供一种体积小、响应速度快、抗干扰能力强、精度高、并能有效延长补偿电容使用寿命的无功补偿装置。本技术所述问题是以下述技术方案实现的一种智能无功补偿装置，由电压信号输入电路、电流信号输入电路、按键输入电路、单片机、达林顿阵列电路U2、过零触发电路U3以及执行电路组成，所述电压信号输入电路的输入端接电压互感器的输出端，其输出端接CPU的输入端；所述电流信号输入电略的输入端接外部电流互感器，输出端接CPU的输入端，所述按键输入电路接CPU的输入端；所述达林顿阵列电路U2的输出端接过零触发电路U3的输入端，它们构成调理触发电路，调理触发电路的输入端接CPU的输出端；所述执行电路由晶闸管SCR组成，过零触发电路U3的输出端连接晶闸管的控制极，补偿电容C接于晶闸管的主回路中。上述智能无功补偿装置，所述电压信号输入电路由运算放大器F1、F2、电阻R1～R4组成，其中，运算放大器F1和电阻R1接成电压跟随器，运算放大器F2和电阻R4也接成电压跟随器，运算放大器F1的同相输入端接外部电压互感器的输出端，其输出端经电阻R2接运算放大器F2的同相输入端、一个基准电压V-REF的输出端经电阻R3也接至运算放大器F2的同相输入端，运算放大器F2的输出端接CPU的PA0端口。所述电流信号输入电路由运算放大器F3、F4、电阻R5～R8组成，其中，运算放大器F3、电阻R5构成放大电路，运算放大器F4和电阻R8接成电压跟随器，运算放大器F3的反向输入端接外部电流互感器的输出端，其输出端经电阻R6接运算放大器F4的同相输入端、一个基准电压V-REF的输出端经电阻R7也接至所述同相输入端，运算放大器F4的输出端接CPU的PA1端口。上述智能无功补偿装置，所述按键输入电路由按键AN1～AN4及提升电阻R9～R12组成，所述四个按键的一端分别连接至CPU的PA2～PA5端口，另一端接电源VCC。上述智能无功补偿装置，所述达林顿阵列电路U2与单片机之间增加一个光电隔离电路U1，光电隔离电路U1的输入端IN1～IN4接单片机相应的输出端，其输出端OUT1～OUT4分别接达林顿阵列电路U2的输入端IN1～IN4。上述智能无功补偿装置，所述执行电路由接触器J1组成，接触器J1的控制线圈一端接其电源，另一端接过零触发电路U3的输出端，接触器的常开触点J1-1串联于被控制补偿电容C的回路中。本技术利用瞬时无功功率理论和傅立叶快速分解方法，能在较高谐波含量工况下，快速精确计算出电网参数，并实施补偿。既可以按等容量循环投切电容器组，也可以按8421非等容量倍增方式投切电容器组。能够在电容器组两端电压为零时投入电容器，在其电流为零时切除电容器，执行器件既可以采用晶闸管也可以采用接触器。本技术不仅体积小、响应速度快、抗干扰能力强、精度高、能同时控制晶闸管和接触器进行多种方式补偿，而且成功地避免了操作过电压对电容器造成的冲击，有效地延长了电容器的使用寿命。附图说明图1是本技术的电原理框图。图2是电原理图。具体实施方式图2中，单片机采用ATMEGA16，光电隔离电路U1采用TLP521-4，根据控制对象的个数设定，若配置四个，则其余三个接单片机的其它输出端。达林顿阵列电路U2型号为ULN2003A，过零触发电路U3的型号为MOC3081，它们的配置数目也由控制对象而定。采用达林顿阵列电路，目的是提高电路的驱动能力，本技术中达林顿阵列电路芯片U2的输入端IN1～IN4分别接单片机的输出端PD7、PC0、PC1和PC2，其输出端OUT1～OUT4分别接过零触发电路U3的输入端2，过零触发电路U3的输出端4接执行电路。电网电压经外部互感器隔离变换后，进入运算放大器F1组成的电压跟随器，电网电压经隔离变换后由电压跟随器输入F2做电平转按处理后输入单片机，电网电流经外部电流互感器隔离变换后进入运算放大器F3进行放大，然后再经运算放大器F4组成的电压跟随器变换后输入单片机，其中基准电压V-REF的作用是保证输入单片机的电压不为负值，有调理电平的作用。单片机通过AD转换得到电网电压电流的瞬时值，通过傅立叶分解得到基波分量，利用瞬时无功功率理论，计算出电网无功功率的方向和数值Q。用Q除以容量最小的电容器组容量数值，商四舍五入后，化为2进制数，即可得到对应于权值为1、2、4、8的电容器组的投切控制指令(1或0)。投切指令经光电隔离电路U1、达林顿阵列电路U2调理后，送入过零触发电路U3，后者控制可控硅反并联二极管单元投入或切除相应的电容器组；也可以通过接触器组控制投切的电容器组。补偿电容器C的控制方式灵活多样，既可以按等容量循环方式投切1～12个电容器组，也可以按8421非等容量倍增方式投切电容器组。若是前者可采用循环投切方式，即每次投入电容器时顺序编号，切除时从小到大，再次投入时从上次最大编号向后顺延，编号超出实际电容器安装个数后，从1开始递推，这样可以使每个电容器投切次数比较均匀，避免反复使用靠近编号为1的几个电容器，提高了电容器使用寿命。若是4个容量按1、2、4、8倍增的电容器，则可以在只使用4种规格电容器情况下，完成16级分级投切，对于补偿级数多容量大的系统更加经济实用。按键输入电路的作用是设置控制策略和电气参数。本技术实时检测、跟踪负荷无功功率的变化。过零触发模块能够在电容器组两端电压为零时投入电容器，在其电流为零时切除电容器，可以较好地解决操作过电压对电容器造成的冲击，有效地延长电容器的寿命。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能无功补偿装置，其特征在于，它由电压信号输入电路、电流信号输入电路、按键输入电路、单片机、达林顿阵列电路Ｕ２、过零触发电路Ｕ３以及执行电路组成，所述电压信号输入电路的输入端接电压互感器的输出端，其输出端接ＣＰＵ的输入端；所述电流信号输入电路的输入端接外部电流互感器，输出端接ＣＰＵ的输入端，所述按键输入电路接ＣＰＵ的输入端；所述达林顿阵列电路Ｕ２的输出端接过零触发电路Ｕ３的输入端，它们构成调理触发电路，调理触发电路的输入端接ＣＰＵ的输出端；所述执行电路由晶闸管ＳＣＲ组成，过零触发电路Ｕ３的输出端连接晶闸管的控制极，补偿电容Ｃ接于晶闸管的主回路中。

【技术特征摘要】
1.一种智能无功补偿装置，其特征在于，它由电压信号输入电路、电流信号输入电路、按键输入电路、单片机、达林顿阵列电路U2、过零触发电路U3以及执行电路组成，所述电压信号输入电路的输入端接电压互感器的输出端，其输出端接CPU的输入端；所述电流信号输入电路的输入端接外部电流互感器，输出端接CPU的输入端，所述按键输入电路接CPU的输入端；所述达林顿阵列电路U2的输出端接过零触发电路U3的输入端，它们构成调理触发电路，调理触发电路的输入端接CPU的输出端；所述执行电路由晶闸管SCR组成，过零触发电路U3的输出端连接晶闸管的控制极，补偿电容C接于晶闸管的主回路中。2.根据权利要求1所述的智能无功补偿装置，其特征在于，所述电压信号输入电路由运算放大器F1、F2、电阻R1～R4组成，其中，运算放大器F1和电阻R1接成电压跟随器，运算放大器F2和电阻R4也接成电压跟随器，运算放大器F1的同相输入端接外部电压互感器的输出端，其输出端经电阻R2接运算放大器F2的同相输入端、一个基准电压V-REF的输出端经电阻R3也接至运算放大器F2的同相输入端，运算放大器F2的输出端接CPU的PAO端口。3.根据权利要求2所述的智能无功补偿装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志强，刘立军，穆桂霞，王淼，杨华，
申请(专利权)人：保定天威集团有限公司，
类型：实用新型
国别省市：13[中国|河北]