一种抗谐波的智能电容器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种抗谐波的智能电容器，包括单片机，所述单片机分别连接状态反馈电路、一组A/D转换器；所述接状态反馈电路依次连接开关以及电容器；所述每个A/D转换器连接电压互感器和电流互感器；所述单片机与所述开关之间还设有开关控制电路；所述开关与电容器之间连接有电抗器。本实用新型专利技术通过串联电抗器来减少回路中的谐波，避开由谐波引起的谐振，从而保证电路的工作可靠，保护电容器不受损坏，达到无功补偿的效果。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术公开了一种智能电容器，特别是一种能在有谐波的电网环境下投入的 抗谐波的智能电容器。
技术介绍
普通的智能电容器只能运用于谐波畸变率低于5%的电网环境中。电网谐波超标 后普通的智能电容器会产生谐振，损坏智能电容器，有谐波保护功能的会自动切除电容器， 这样就不能起到无功补偿的作用。
技术实现思路
技术目的本技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一 种抗谐波的智能电容器。技术方案本技术公开了包括单片机，所述单片机分别连接状态反馈电路、一 组A/D转换器；所述接状态反馈电路依次连接开关以及电容器；所述每个A/D转换器连接 电压互感器和电流互感器；所述单片机与所述开关之间还设有开关控制电路，通过控制所 述开关的开闭，从而保证电容器在正常状态下工作；所述开关与电容器之间连接有电抗器。本技术中，优选地，所述开关控制电路包括三极管m、过零光耦m、过零光耦 U2，三极管N2、继电器K2、电容El ；所述状态反馈电路包括光耦U3、光耦U4、电阻R10、电阻 R12 ；所述开关电路包括磁保持继电器Kl、晶闸管Ql、晶闸管Q2，晶闸管Ql与晶闸管Q2反 并联后与继电器Kl的触点并联，一端为电压输入端接电源，另一端为电压输出端接电抗器 后再接电容器；所述三极管W的基极与单片机连接，三极管W的集电极连接的所述两个 串联的过零光耦Ul和过零光耦U2，在电压输出过零时，两个并联的晶闸管Q1、晶闸管Q2导 通；三极管N2的基极与单片机连接，集电极与继电器K2以及电容El连接后串联磁保持继 电器Kl ；两个并联的光耦U3和光耦U4的集电极与单片机连接，将当前的开关状态反馈给 单片机。本技术中电容器和电抗器的参数是由电网谐波的次数决定的，一定次数的谐 波必须使用相对应的电容器和电抗器的参数，否则会使电容器和电抗器损坏。谐波次数决 定了电抗器的参数，增加了电抗器使得电容器回路阻抗变大，谐波电流变小，不超出电容器 的电流耐受值，电容器不会损坏。由于电抗器加入了电容回路，电容器两端的电压值也会相 应变大，所以谐波次数也决定了电容器的电压参数。抗谐波的智能电容器的投入和切除是 由外接控制器来控制的，外接控制器在需要无功补偿时，根据所测电网谐波的次数来选择 对应谐波次数的抗谐波智能电容器投入，它们之间采用RS485通讯。当电容器在运行中，由 于外部电网谐波次数发生变化时，引起电容器谐波电压电流超过耐受值时，智能电容器自 动切除保护。所述单片机的UART接口与RS485接口连接，这样可以与外部控制器进行通讯，接 受投切指令；所述单片机的I/O接口和SPI接口分别与所述A/D转换器连接，A/D转换器还与电压互感器、电流互感器连接；所述单片机依次与开关控制电路，状态反馈电路、开关、电 抗器以及电容器连接。本技术中，优选地，所述A/D转换器为三个，三相电中各相的电压互感器、电 流互感器安装在智能电容器内，分别通过一个A/D转换器与单片机连接。本技术中，优选地，所述A/D转换器为型号为MCP3909的A/D转换器。本技术中，优选地，所述单片机UART 口连接RS485电路。有益效果本技术所述的串联了电抗器的智能电容器通过电抗器和电容器参 数的选择搭配，通过串联电抗器来减少回路中的谐波，避开由谐波引起的谐振，达到无功补 偿的效果，并且在电网中谐波次数发生变化时，可以通过内部单片机、A/D转换器、内部电流 电压互感器的采样分析运算，做出准确的投入切除判断。保证智能电容器不会因为过流过 压造成损坏。以下结合附图和具体实施方式对本技术做更进一步的具体说明，本技术 的上述优点将会变得更加清楚。附图说明图1为本技术电路结构框图。图2为图1中开关电路和开关控制电路原理图。具体实施方式如1图所示，本技术公开了一种低压智能电容器，它包括单片机1，开关控制 电路2，状态反馈电路3、开关4、电容器5、I⑶2接口 6、RS485接口 7、电压互感器8、电流互 感器9、A/D转换器10以及电抗器11 ；所述单片机1的UART接口与RS485接口 7连接；所 述单片机1的I/O接口和SPI接口分别与所述A/D转换器10连接，A/D转换器10还与电 压互感器8、电流互感器9连接；所述单片机1依次与开关控制电路2，状态反馈电路3、开 关4、电抗器11以及电容器5连接。三相电路中各相的电压互感器、电流互感器分别通过三 个A/D转换器与单片机1连接。所述A/D转换器10为型号为MCP3909的A/D转换器。单 片机1的串行外设接口 SPI与A/D转换器连接，I/O接口与A/D转换器连接进行增益控制。 单片机1还设有I⑶2接口 6。本技术中电源通过开关电路到达电抗器，再到电容器。如图2所示，本技术公开了一种抗谐波智能电容器控制装置，在单片机1和电 抗器11、电容器5之间的开关投切控制电路2，并通过状态反馈电路3将当前开关状态反馈 给单片机。所述电路和单片机MCU 1与电抗器11、电容器5相连。单片机MCU 1包含SA1_1 和SA1_0两个控制信号输出作为本电路的输入，A1_STATE信号作为本电路的输出，一个电 压输入PA1，和一个电压输出PAOUTl经由电抗器到电容器。一个控制信号SA1_1通过一个电阻R9与地相连，同时通过一个电阻R8与一个三 极管m基极相连。三极管m的发射极连接到地，集电极与两个串联的可过零触发光耦υι、 U2控制端相连。串联光耦Ul的4脚和U2的6脚相连，串联光耦Ul的6脚通过二极管D2 连接晶闸管Ql的门极，该二极管可保证加在Ql门极的电压为正向电压。串联光耦U2的4 脚串接电阻R5，并通过二极管D3连接晶闸管Q2的门极。在串联光耦U1，U2的6脚和4脚 之间分别加入一个分压电阻R3、R4组成一个静态均压电路。PAOUTl通过一个并联电阻R1、 电容Cl和二极管Dl连接到Ul的6脚，PAl通过一个并联电阻R6、电容C3和二极管D3连接到电阻R5的一端，R5的另一端连接到U2的4脚。为保护晶闸管Ql、Q2免受过压、过电 流损坏，其A、K两端并联了由电阻R2与电容C2组成的阻容吸收网络，并在PAOUTl的出线 端加扼流圈Ll吸收涌流。一个控制信号SA1_0通过一个电阻R13与地相连，同时通过一个电阻Rll与一个 三极管N2基极相连。三极管N2的发射极连接到地，集电极连接到继电器K2控制线圈的一 端2脚以及二极管D5阳极，D5的阴极与+5V电源相连。K2控制线圈另一端5接电源+5V。 K2的常闭触点正向连接二极管D7到地，同时继电器K2的常闭触点还连接到磁保持继电器 Kl的信号端1。12V正向串接一个二极管D6到继电器K2的常开触点。继电器K2的公共端 3，4接到电解电容El的正端，电容El的负端接磁保持继电器Kl的信号端2。磁保持继电 器的开关触点分别和PAl和PAOUTl连接。状态输出信号A1_STATE连接至并联的两个普通光耦U3和U4的集电极，U3和U4 的发射极接地。PAl通过串联的两个限流电阻RlO与R12连接到U3的阴极与U4的阳极。 U3的阳极与U4的阴极连接到PAOUTl。本技术开关电路及控制电路单片机通过控制SA1_1为高，三极管m导通， 过零光耦导通。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种抗谐波的智能电容器，包括单片机，所述单片机分别连接状态反馈电路、一组Ａ／Ｄ转换器；所述状态反馈电路依次连接开关以及电容器；所述每个Ａ／Ｄ转换器连接电压互感器和电流互感器；其特征在于，所述单片机与所述开关之间还设有开关控制电路；所述开关与电容器之间连接有电抗器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐魁，李帮家，黄金，方健，郑坚，蒋瑀瀛，罗海清，
申请(专利权)人：江苏南自通华电力自动化有限公司，
类型：实用新型
国别省市：84