一種電動機動態無功補償控制器的製作方法
2023-07-09 15:51:51 1
本實用新型涉及的是一種電動機動態無功補償控制器。
背景技術：
電動機是感性負載，在運行中除了消耗有功功率外，還要從電網吸收無功功率。在電網中，異步電動機是無功功率消耗的大戶，約佔總消耗量的60%～70%。不少電動機負載率很低，經常處於輕載或空載運行，功率因數普遍不高。負載率越低，功率因數越低，無功功率越高，線路的損耗越高。因此，對電動機進行無功補償來提高功率因數非常重要。
電動機的無功補償裝置多採用模數轉換 A/D+單片機主控單元MCU 的方式。它們主要工作原理是通過 A/D 採樣電流、電壓參數，傳遞給單片機以計算無功電流、無功功率各種電參數，最終根據計算出來的無功功率或功率因數，分組投切電力電容器。但是無論以電磁型交流接觸器或者晶閘管作為投切開關，都存在不足:1)補償是有級的、定時的，因而補償精度差、跟隨性不強，不能適應負荷變化快的場合;2)不能做到無湧流投入電容器，對於接觸器加電抗器方案，增加損耗較大，對於容性接觸器方案，事故率較大，對金屬化電容器的使用壽命影響很大;3)運行噪聲較大;4)由於控制部分的負載是接觸器的線圈，在投切過程中，造成火花幹擾，影響補償裝置的可靠性和使用壽命。
技術實現要素：
為了克服上述缺陷，本實用新型提出了一種電動機動態無功補償控制器，以提高電動機運行的功率因數，達到無功補償的目的。
該電動機動態無功補償器，包括，固定電容器、晶閘管相控電抗器TCR、同步脈衝觸發電路、單片機控制單元、ATT7022計算單元、電流信號採集電路、電壓信號採集電路和電源單元，其中，電流信號採集電路和電壓信號採集電路採集的電流和電壓信息輸入至ATT7022計算單元，單片機控制單元控制同步脈衝觸發電路和ATT7022計算單元，同步脈衝觸發電路控制晶閘管相控電抗器TCR的觸發，電源單元為所述同步脈衝觸發電路和單片機控制單元供電，固定電容器和晶閘管相控電抗器TCR分別接入電網用於無功補償。
附圖說明
下面結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。
圖1為根據本實用新型的基於TCR的電動機動態無功補償控制器框圖。
具體實施方式
為了更好的理解本實用新型的技術方案，下面結合附圖詳細描述本實用新型提供的實施例。
如圖1所示為一種電動機動態無功補償控制器框圖，其中包括：固定電容器、TCR（晶閘管相控電抗器）、同步脈衝觸發電路、單片機控制單元、ATT7022計算單元、電流信號採集電路和電壓信號採集電路、電源單元。
單片機控制單元選用瑞薩公司的R8C/Tiny系列R8C/25單片機作為系統主控晶片。R8C/25單片機採用16位CPU內核，內置Flash存儲器，抗幹擾能力強，既有高功能指令又有高效率指令，並且具有1M字節的地址空間和高速執行指令的能力。單片機監控ATT7022的工作狀態，從ATT7022寄存器中讀取各相的電壓、電流、有功、無功和視在功率的有效值，輸出到數碼管顯示，同時點亮對應的LED指示燈。R8C/25單片機通過SPI總線接口與ATT7022通信，完成控制命令的寫入和寄存器結果的輸出。
電壓信號採集電路採用TV1013系列微型精密交流電壓互感器測量電網電壓，額定電流2mA/2mA，輸入交流電壓≤1000V，輸出交流電壓≤0.5V。互感器次級電路不允許開路使用，需要並聯採樣電阻。
ATT7022計算單元是一種三相高精度多功能電能計量晶片。內部集成了6路2階Σ－Δ轉換器，能夠同時對6路模擬量進行採樣，分成電流和電壓兩類通道。電流通道包含3組全差分電壓輸入組:IAP和IAN、IBP和IBN、ICP和ICN。這些全差分電流通道輸入端的最高信號變化為±500mV，最大共模信號為±25mV，電壓通道有3路單端電壓輸入通道:VAP、VBP和VCP。這些單端電壓輸入端的電壓變化範圍為±500mV，最大共模信號為±25mV。ATT7022首先通過6通道16位的A/D模數轉換電路對輸入電流和電壓信號進行採樣，轉換後的數字量再經過數位訊號處理以完成全部三相電能參數的運算，同時將結果保存在相應的寄存器中，並通過SPI與單片機進行數據交換。
同步脈衝觸發單元中，晶閘管的門極驅動電路為觸發電路，作用是產生符合要求的門極觸發脈衝，以保證晶閘管在需要時由阻斷轉變為導通。由於晶閘管的觸發需要一定強度的觸發脈衝，需要放大單片機I/O口發出的觸發脈衝串，即經過脈衝變壓器使脈衝信號得到加強，再經平波二極體輸入給晶閘管門極，開通晶閘管。
在電源單元中，由於控制裝置中有單片機、脈衝變壓器等不同的器件，所以設計 3 路電源，從 220 V 交流電中取電，通過 1 個變壓器得到 2 路 8V 和 1 路 18 V 交流電，經過整流、穩壓和濾波得到2 路5 V 和1 路18 V的直流電，其中 2 路 5 V 分別作為單片機及外圍設備的模擬電源和數字電源，另 1 路作為脈衝變壓器的工作電源。
本實用新型採用TCR+固定電容器的無功補償裝置對電動機進行補償，減小了由電源獲得的無功功率，提高了電機的功率因數。