功率因數補償控制器的製作方法
2024-02-11 03:09:15
專利名稱：功率因數補償控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電學技術領域，特別涉及一種功率因數補償器。
背景技術：
在電力系統運行過程中,功率分為有功功率、無功功率和視在功率。有功功率為系統實際吸收的功率，是不可逆的；無功功率是儲能元件引起的與外部電路交換的功率，沒有被消耗掉；視在功率是需要滿足有功和無功功率的外部電源的容量。我國電網規定，用戶的功率因數應當> O. 9，由於大部分的用戶所使用的負載為感性負載(電壓相位滯後電流相位)，因此需要採用電容補償方法對功率因數進行補償
實用新型內容
·[0003]本實用新型要解決的技術問題是對電力系統的功率因數進行補償。為了實現上述目的，本實用新型提供了一種功率因數補償控制器，包括用於採樣被測電壓的電壓採樣電路，耦接到被測電壓，輸出電壓採樣信號；用於對電壓採樣信號進行信號變換的第一阻抗變換電路，其輸入端耦接到所述電壓採樣電路的輸出端；用於採樣被測電流的電流採樣電路，耦接到被測電流，輸出電流採樣信號；用於對電流採樣信號進行信號變換的第二阻抗變換電路，其輸入端耦接到電流採樣電路的輸出端；用於將模擬信號轉換為數位訊號的模數轉換電路，其輸入端耦接到第一阻抗變換電路的輸出端和第二阻抗變換電路的輸出端；用於根據電壓採樣信號和電流採樣信號計算電力系統實際的功率因數並控制電容器投切的控制器，其輸入端耦接到模數轉換電路的輸出端；根據控制器的控制信號將電容器投切到電力系統的繼電器，一端耦接到電力系統，並且其控制端與所述控制器的輸出端耦接；用於功率因數補償的電容器，與所述繼電器的另一端耦接。可選地，所述繼電器的數量是多個，所述電容器的數量與繼電器相同。可選地，所述電容器的容值相同。可選地，所述電容器的容值不同。可選地，所述模數轉換電路包括用於將輸入的模擬信號離散化的模擬開關；用於存儲離散信號的採樣保持器，其輸入端耦接到模擬開關；用於將離散信號轉換為數位訊號的模數轉換器，其輸入端耦接到採樣保持器的輸出端；用於存儲數位訊號的數據鎖存器，其輸入端耦接到模數轉換器的輸出端，數據鎖存器的輸出端耦接到控制器。可選地，所述控制器包括存儲設定的功率因數的寄存器，和將電力系統實際的功率因數與寄存器中設定的功率因數相比較，得出需要補償的電容器容值的比較器。可選地，所述功率因數補償控制器還包括用於存儲數據的存儲器，存儲器耦接到所述控制器。可選地，所述功率因數補償控制器還包括鍵盤和顯示器，鍵盤和顯示器分別耦接到所述控制器。可選地，所述功率因數補償控制器還包括通訊接口，所述控制器通過通訊接口與計算機相連接。可選地，所述第一阻抗變換電路包括第一差分電路和第一運算放大電路，第一差分電路的輸入端耦接到電壓採樣電路，第一差分電路的輸出端耦接到第一運算放大電路的輸入端，第一運算放大電路的輸出端耦接到模數轉換電路；所述第二阻抗變換電路包括第二差分電路和第二運算放大電路，第二差分電路的輸入端耦接到電流採樣電路，第二差分電路的輸出端耦接到第二運算放大電路的輸入端，第二運算放大電路的輸出端耦接到模數轉換電路。本實用新型的有益效果是(I)能夠實時監測電力系統的功率因數，進行功率因數補償；(2)功率因數補償的精度高。
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本實用新型的功率因數補償控制器的電路框圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。圖I為本實用新型的功率因數補償控制器的電路框圖。如圖I所示，功率因數補償控制器對電力系統的A相、B相和C相的電壓和電流進行檢測，根據檢測結果計算電力系統實際的功率因數，將實際功率因數與設定功率因數比較，得出需要補償的電容值，向電力系統進行電容器的投切操作。電壓採樣電路10耦接到電力系統的A相、B相和C相，對A相電壓、B相電壓和C相電壓進行採樣，輸出電壓採樣信號。第一阻抗變換電路20的輸入端耦接到電壓採樣電路10的輸出端，對電壓採樣信號進行信號變換，輸出與後級電路相兼容的模擬信號。第一阻抗變換電路20包括第一差分電路和第一運算放大電路(圖I中未示出)，第一差分電路的輸入端耦接到電壓採樣電路10，第一差分電路的輸出端耦接到第一運算放大電路的輸入端，第一運算放大電路的輸出端耦接到模數轉換電路50。電流採樣電路30耦接到電力系統的A相、B相和C相，對A相電流、B相電流和C相電流進行採樣，輸出電流採樣信號。第二阻抗變換電路40的輸入端耦接到電流採樣電路30的輸出端，對電流採樣信號進行信號變換，輸出與後級電路相兼容的模擬信號。第二阻抗變換電路40包括第二差分電路和第二運算放大電路(圖I中未示出)，第二差分電路的輸入端耦接到電流採樣電路30，第二差分電路的輸出端耦接到第二運算放大電路的輸入端，第二運算放大電路的輸出端耦接到模數轉換電路50。模數轉換電路50的輸入端耦接到第一阻抗變換電路20的輸出端和第二阻抗變換電路40的輸出端，將模擬信號轉換為數位訊號。模數轉換電路50包括模擬開關501、採樣保持器502、模數轉換器503和數據鎖存器504。模擬開關501通過高頻的開通和關斷將輸入的模擬信號離散化；採樣保持器502的輸入端耦接到模擬開關501，用於存儲模擬開關501輸出的離散信號；模數轉換器503的輸入端耦接到採樣保持器502的輸出端，將離散信號轉換為數位訊號；數據鎖存器504的輸入端耦接到模數轉換器503的輸出端，用於存儲數位訊號，數據鎖存器504的輸出端耦接到控制器60。控制器60的輸入端耦接到模數轉換電路50的輸出端，接收數字形式的電壓採樣信號和電流採樣信號，根據電壓採樣信號和電流採樣信號計算電力系統實際的功率因數。控制器60還包括比較器和寄存器(圖I中未示出)，比較器將電力系統實際的功率因數與寄存器中存儲的設定的功率因數相比較，得出需要補償的電容器容值，輸出控制信號到繼電器70。繼電器70的一端耦接到電力系統，另一端耦接到電容器80，其控制端與控制器60的輸出端耦接，根據控制器60的控制信號將電容器80投切到電力系統。繼電器70的數量可以是多個，每個繼電器與一個電容器相連接，電容器的數量與繼電器相同。多個電容器的容值可以是相同的，也可以是不同的，不同的電容值能夠互相組合成更多的電容值，實現更加精確的功率因數補償。本實用新型的功率因數補償控制器還包括存儲器90，存儲器90耦接到控制器60，用於存儲控制器60輸出的數據。功率因數補償控制器還包括鍵盤100、顯示器110和通訊接口 120，鍵盤100、顯示器110和通訊接口 120分別耦接到控制器60，用戶通過鍵盤100向控制器60輸入控制命令，控制器60通過顯示器110向用戶顯示運算、分析和處理結果，通訊接口 120的另一端與計算機相連接，用於控制器60與外部計算機之間的信息交互操作。本實用新型的功率因數補償控制器還包括報警器(圖I中未示出)，報警器與控制器60的輸出端相耦接，當電容器80的投切動作執行後，電力系統的功率因數未按預期進行相應變化時，控制器60根據偏差的大小輸出電容投切失敗、電容容量偏差過大(例如偏差大於5% )、電容故障等信號，報警器根據控制器輸出的信號向用戶輸出相應的報警信號。本實用新型的功率因數補償控制器能夠實時監測電力系統的功率因數，進行功率因數補償，功率因數補償的精度高。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種功率因數補償控制器，其特徵在於，包括 用於採樣被測電壓的電壓採樣電路，耦接到被測電壓，輸出電壓採樣信號； 用於對電壓採樣信號進行信號變換的第一阻抗變換電路，其輸入端耦接到所述電壓採樣電路的輸出端； 用於採樣被測電流的電流採樣電路，耦接到被測電流，輸出電流採樣信號； 用於對電流採樣信號進行信號變換的第二阻抗變換電路，其輸入端耦接到電流採樣電路的輸出端； 用於將模擬信號轉換為數位訊號的模數轉換電路，其輸入端耦接到第一阻抗變換電路的輸出端和第二阻抗變換電路的輸出端； 用於根據電壓採樣信號和電流採樣信號計算電力系統實際的功率因數並控制電容器投切的控制器，其輸入端耦接到模數轉換電路的輸出端； 根據控制器的控制信號將電容器投切到電力系統的繼電器，一端耦接到電力系統，並且其控制端與所述控制器的輸出端耦接； 用於功率因數補償的電容器，與所述繼電器的另一端耦接。
2.如權利要求I所述的功率因數補償控制器，其特徵在於，所述繼電器的數量是多個，所述電容器的數量與繼電器相同。
3.如權利要求2所述的功率因數補償控制器，其特徵在於，所述電容器的容值相同。
4.如權利要求2所述的功率因數補償控制器，其特徵在於，所述電容器的容值不同。
5.如權利要求I至4任一項所述的功率因數補償控制器，其特徵在於，所述模數轉換電路包括 用於將輸入的模擬信號離散化的模擬開關； 用於存儲離散信號的採樣保持器，其輸入端耦接到模擬開關； 用於將離散信號轉換為數位訊號的模數轉換器，其輸入端耦接到採樣保持器的輸出端; 用於存儲數位訊號的數據鎖存器，其輸入端耦接到模數轉換器的輸出端，數據鎖存器的輸出端耦接到控制器。
6.如權利要求5所述的功率因數補償控制器，其特徵在於，所述控制器包 括存儲設定的功率因數的寄存器，和將電力系統實際的功率因數與寄存器中設定的功率因數相比較，得出需要補償的電容器容值的比較器。
7.如權利要求6所述的功率因數補償控制器，其特徵在於，還包括用於存儲數據的存儲器，存儲器耦接到所述控制器。
8.如權利要求7所述的功率因數補償控制器，其特徵在於，還包括鍵盤和顯示器，鍵盤和顯示器分別耦接到所述控制器。
9.如權利要求8所述的功率因數補償控制器，其特徵在於，還包括通訊接口，所述控制器通過通訊接口與計算機相連接。
10.如權利要求I所述的功率因數補償控制器，其特徵在於，所述第一阻抗變換電路包括第一差分電路和第一運算放大電路，第一差分電路的輸入端耦接到電壓採樣電路，第一差分電路的輸出端耦接到第一運算放大電路的輸入端，第一運算放大電路的輸出端耦接到模數轉換電路；所述第二阻抗變換電路包括第二差分電路和第二運算放大電路，第二差分電路的輸入端耦接到電流採樣電路，第二差分電路的輸出端耦接到第二運算放大電路的輸入端，第二運算放大電路的輸出端耦接到模數轉換電 路。
專利摘要本實用新型公開了一種功率因數補償控制器，解決了電力系統功率因數補償的問題。一種功率因數補償控制器，包括用於採樣被測電壓的電壓採樣電路；用於對電壓採樣信號進行信號變換的第一阻抗變換電路；用於採樣被測電流的電流採樣電路；用於對電流採樣信號進行信號變換的第二阻抗變換電路；用於將模擬信號轉換為數位訊號的模數轉換電路；用於根據電壓採樣信號和電流採樣信號計算電力系統實際的功率因數並控制電容器投切的控制器；根據控制器的控制信號將電容器投切到電力系統的繼電器；用於功率因數補償的電容器。本實用新型的功率因數補償控制器能夠實時監測電力系統的功率因數，進行功率因數補償，功率因數補償的精度高。
文檔編號H02J3/18GK202737468SQ20122026645
公開日2013年2月13日 申請日期2012年6月7日 優先權日2012年6月7日
發明者王巒, 劉建, 趙傑, 王繼舜 申請人:天津聖科宏業機電設備技術有限公司