一種動態無功補償控制器的製造方法
2023-05-28 15:09:11
一種動態無功補償控制器的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種動態無功補償控制器，包括最小系統及與最小系統相連的電源模塊、電網參數測量模塊、投切控制模塊、通訊模塊、以及人機對話模塊，所述最小系統為32位微處理器嵌入式系統，包括與處理器相連的時鐘電路、復位電路、JTAG接口、Flash存儲器及SDRAM存儲器。本實用新型可以在一個周期內完成採集、計算、控制功能，具有穩定性能高、測量精度高、使用壽命長的特點。
【專利說明】一種動態無功補償控制器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種無功補償控制器，更具體地說，尤其涉及一種實時採集低壓配電網中的無功功率，進行無功功率自動補償的動態無功補償控制器。
【背景技術】
[0002]隨著科學技術的發展，越來越多的電子產品應運而生，人們對電能源越來越依賴，電能源需求量越來越大，而地球上的能源卻是有限的，節能已成為一個全球性話題。電力是我國的主要二次能源，在電力系統中，大量感性用電設備的使用使得電網的無功功率損耗嚴重，浪費大量的電能源。功補償是電力系統運行的基本要求，為了實現電力系統運行中的無功平衡，必須對各種電力負荷所需的無功進行補償。因此，如何進行無功補償、提高功率因素成為整個電力行業首先需要解決的問題。
[0003]然而，通過市場調研，發現現有電力設備中使用的無功補償控制器存在投切精度不高、設備使用壽命短、價格過高的現象，大大影響其普及使用。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的在於針對上述現有技術的不足，提供一種低成本、高精度、使用壽命長的動態無功補償控制器。
[0005]為實現上述目的，本實用新型所提供的動態無功補償控制器，包括最小系統及與最小系統相連的電源模塊、電網參數測量模塊、投切控制模塊、通訊模塊、以及人機對話模塊，所述最小系統為32位微處理器嵌入式系統，包括與處理器相連的時鐘電路、復位電路、JTAG接口、Flash存儲器及SDRAM存儲器，所述處理器為32位ARM微處理器。
[0006]在上述各模塊中，電源模塊通過對外部供電電源的整流為控制器提供片內電源；電網參數測量模塊中包含有信號調理電路和與其連接的A/D轉換器；投切控制模塊中包含有零過渡過程低壓動態無功補償電路，採用PWM隔離方式驅動；通訊模塊通過RS232/RS485接口與最小系統連接；人機對話模塊中包含有輕觸開關鍵盤電路和圖形液晶顯示控制器，其中，輕觸開關鍵盤電路通過一片隔離驅動晶片與處理器相連接，實現鍵盤輸入功能；圖形液晶顯示控制器為點陣式圖形液晶顯示控制器，通過8位並行數據總線和一組控制總線進行指令和數據傳遞。
[0007]本實用新型採用上述結構後，實現了自動採樣計算、無功自動調節、故障報警保護、液晶顯示等功能，並可以與上位機通訊，存儲查詢更多的歷史數據。通過諧波計算，設定電壓、電流畸變率門限值，預先分級投切電容器，解決了其它無功補償控制器由於忽略負荷峰谷特性和諧波造成設備使用壽命降低的問題。在算法上，採用實序列的FFT算法，通過Timer_A跟蹤捕獲周期，並通過軟體設計計算、補償相位差，提高了測量精度，確保了控制的準確性。通過這樣的設計，系統可以在一個周期內完成採集、計算、控制功能，反應速度和測量、控制精度都得到大大提高。【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1為本實用新型的系統原理框圖；
[0009]圖2為圖1中最小系統的電路模塊圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖中的實施例對本實用新型作進一步的詳細說明，但並不構成對本實用新型的任何限制。
[0011]參閱圖1和圖2所示，本實用新型所提供的一種動態無功補償控制器，包括最小系統及與最小系統相連的電源模塊、電網參數測量模塊、投切控制模塊、通訊模塊、以及人機對話模塊，所述最小系統為32位微處理器嵌入式系統，包括與處理器相連的時鐘電路、復位電路、JTAG接口、Flash存儲器(包括NOR Flash和NAND Flash)及SDRAM存儲器，所述處理器為32位ARM微處理器，本實施例中所使用的是SAMSUNG公司的S3C44B0X微處理器。
[0012]所述電源模塊通過對外部供電電源的整流為本實用新型控制器提供片內電源，具有良好的EMC性能，超寬的輸入電壓範圍，發熱小，工作穩定，可靠性高。
[0013]所述電網參數測量模塊中包含有信號調理電路和與其連接的A/D轉換器，所述A/D轉換器為12位8通道的A/D轉換器，電力系統中的電壓電流信號經過互感器、信號調理電路預處理後送至A/D轉換器進行模數轉換。
[0014]所述投切控制模塊中包含有零過渡過程動態無功補償電路，採用PWM隔離方式驅動，以大功率電子電力器件(如晶閘管)作為執行部件，在電容器無需放電的情況下，選擇在系統零過渡過程時刻控制晶閘管動態投切電容器組。選擇在零過渡過程時刻控制晶閘管投切，投切擾動小，動態響應時間短，電容器衰變低，能有效降低電容器故障率。
[0015]所述通訊模塊通過RS232/RS485接口與最小系統連接，其通訊速率高，抗幹擾能力強，傳輸距離遠，通過該通訊模塊可以實現遠程查看及操控控制器工作。
[0016]所述人機對話模塊中包含有輕觸開關鍵盤電路和圖形液晶顯示控制器，所述輕觸開關鍵盤電路通過一片隔離驅動晶片與處理器相連接，以實現鍵盤輸入功能，通過鍵盤輸入可以設定功率因數的投切門限和目標功率因數；所述圖形液晶顯示控制器為點陣式圖形液晶顯示控制器，通過8位並行數據總線和一組控制總線進行指令和數據傳遞，用於將實時的功率因數大小顯示在液晶顯示器上。
[0017]本實用新型的工作原理是，控制器首先通過互感器採樣電力系統的電流、電壓信號，電流電壓在經過信號調理電路預處理後通過A/D轉換將模擬量轉換為數字量送入處理器中，最小系統使用FFT算法計算出有功、無功及非周期分量，根據計算的結果，依據零過渡過程條件，向補償裝置發出電容投入或者切除命令，執行投切控制。同時將相關數據通過數據總線送入到顯示模塊，通過LCD將相關信息顯示出來，系統還可以通過通信模塊將相關的實時數據和歷史數據上傳到監控中心，便於實現對設備的集中檢測功能。
【權利要求】
1.一種動態無功補償控制器，其特徵在於:包括最小系統及與最小系統相連的電源模塊、電網參數測量模塊、投切控制模塊、通訊模塊、以及人機對話模塊，所述最小系統為32位微處理器嵌入式系統，包括與處理器相連的時鐘電路、復位電路、JTAG接口、Flash存儲器及SDRAM存儲器。
2.根據權利要求1所述的動態無功補償控制器，其特徵在於:所述處理器為32位ARM微處理器。
3.根據權利要求1所述的動態無功補償控制器，其特徵在於:所述電網參數測量模塊中包含有信號調理電路和與其連接的A/D轉換器。
4.根據權利要求3所述的動態無功補償控制器，其特徵在於:所述A/D轉換器為12位8通道的A/D轉換器。
5.根據權利要求1所述的動態無功補償控制器，其特徵在於:所述投切控制模塊中包含有零過渡過程低壓動態無功補償電路，採用PWM隔離方式驅動。
6.根據權利要求1所述的動態無功補償控制器，其特徵在於:所述通訊模塊通過RS232/RS485接口與最小系統連接。
7.根據權利要求1所述的動態無功補償控制器，其特徵在於:所述人機對話模塊中包含有輕觸開關鍵盤電路和圖形液晶顯示控制器。
8.根據權利要求7所述的動態無功補償控制器，其特徵在於:所述輕觸開關鍵盤電路通過一片隔離驅動晶片與處理器相連接，實現鍵盤輸入功能。
9.根據權利要求7所述的動態無功補償控制器，其特徵在於:所述圖形液晶顯示控制器為點陣式圖形液晶顯示控制器，通過8位並行數據總線和一組控制總線進行指令和數據傳遞。
【文檔編號】H02J3/18GK203377603SQ201320405937
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年7月9日 優先權日:2013年7月9日
【發明者】唐先傑, 錢進, 胡聖剛 申請人:武漢中能先鋒智能電力技術有限公司