節能型電容補償投切控制器的製作方法

2024-02-09 22:02:15 1

專利名稱：節能型電容補償投切控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種能夠自動投切電容器的節能型電容補償投切控制器。
背景技術：
在工業、企業供電系統中，由於絕大多數用電設備均屬於感性負載， 這些用電設備在運行時除了從供電系統取用有功功率外，還取用相當數量 的無功功率。有些生產設備(如軋機，電弧爐等)在生產過程中還經常出
現無功衝擊負荷，這種沖擊負荷比正常取用的無功功率可能增大5 ~ 6倍。 從電路理論知道，無功功率的增大使供電系統的功率因數降低。功率因數 的降低將致使電網迴路中功率損耗增大；電網迴路中電壓損失增大；供 電設備的供電能力下降，電能成本增高。中華人民共和國為了獎勵企業提 高功率因數，在按兩部電價制收電費時，規定了依照企業功率因數的高低 而調整所收電費額的附加獎懲制度。按照這個制度，對月平均功率因數高 於規定值的企業，可以按超過的多少相應地減收電費，而當功率因數低於 規定值時，則增收電費。在《全國供用電規則》中明確規定，功率因數低 於0. 7時，電業局可不予供電，因而企業無論從節約電費、提高供電質量 還是從提高供電設備的供電能力出發，都必須考慮補償無功功率的措施， 而無功功率的補償通常採用在電網中並聯電容器的方法來實現。
而實際電網中負載是在不斷變化的，功率因數也隨時在變化，為了適 應電網變化的功率因數，就要求採用多組電容器分組投切，以達到對電網 功率因數進行動態補償的目的，而通常電容器的投切主要採用可控矽投切或採用交流接觸器投切，電容器投切時由於湧流較大，雖然可以在過零點 投切，但可控矽需要較大的散熱面積，體積較大，而採用交流接觸器投切 時體積較小，但不能保證在過零點投切，觸點容易燒結，交流接觸器需要
一直供電，造成能源浪費，同時現有的電容補償控制器沒有預留485接口 和電容器溫度測量電路，不能對投切的電容器進行實時溫度監測，造成補 償拒電容器由於溫度過高而損害。
實用新型內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種可以在過零點投切電容 器，達到開關投切時無湧流，觸點不燒結、體積小、能耗小、不引入暫態 和諧波，並可以實時監測電容器的溫度。
為解決上述技術問題，本實用新型提供了 一種節能型電容補償投切控 制器，包括控制輸入電路、工作狀態指示電路、485接口電路、溫度檢測電 路、微處理器電路、可控矽驅動電路、繼電器驅動電路、可控矽、繼電器、 過零點採集電路和穩壓電源電路。
控制輸入電路的輸出端與微處理電路的I/O 口連接，工作狀態指示電 路的輸入端與微處理電路的I/O 口連接；溫度^r測電路的信號輸出端與微 處理電路的A/D 口連接；485接口電路與微處理電路的串口連接；可控矽驅 動電路的輸入端與微處理電路的I/O 口連接，可控矽驅動電路的輸出端與 可控珪的觸發端連接；繼電器驅動電路的輸入端與微處理電路的I/O 口連 接，繼電器驅動電路的輸出端與繼電器的線圏一端連接，繼電器的線圈另 一端接電源的正極性端；可控矽的輸入和輸出端和繼電器的兩個觸點端並 聯後連接到過零點採集電路的輸入端，過零點採集電路的輸出端與微處理 電路的I/O 口連接；穩壓電源電路分別與微處理電路和繼電器驅動電路連接，為其提供電源。繼電器採用磁保持繼電器。可控矽驅動電路採用脈衝 變壓器驅動。過零點釆集電路採用光電耦合器件實現交流電壓過零點的採集。
過零點採集電路通過光耦電路將開關兩端的正弦波信號轉化成方波信 號，送到微處理器電路進行過零點檢測，以便在控制器接收到開關閉合控 制命令在過零點閉合，光耦隔離電路還具有強電和弱電隔離的作用，該電 路還具有缺相信息的檢測，當該路開關缺相時此時該路沒有信號送出，所 以可以根據是否有信號送出來判斷該路是否為缺相。可控矽阻容保護電路 並聯在雙向可控矽的兩端用於保護可控矽，同時又作為對開關交流電壓波 形信號的採集作用，可控矽主要起到輔助作用，由於可控矽響應速度快， 而繼電器響應速度慢，所以開關閉合時先閉合可控矽然後在幾十毫秒或幾 秒種內再將繼電器閉合，這樣可以保證開關在過零點投切，開關閉合後可 控矽兩端電壓為零此時可控矽自動關斷。
本實用新型具有積極的效果(1)本實用新型的節能型電容補償投切控 制器中，繼電器選用磁保持繼電器，採用可控矽與繼電器並聯，閉合時先 閉合可控矽，然後再閉合繼電器，控制器能夠自動跟蹤零點，這樣可以保 證在過零點投切開關，過零點投切開關不會產生暫態和諧波，觸點不會燒 結，由於磁保持繼電器工作後不需要維持電壓，所以採用磁保持繼電器又 具有節能的目的。(2)本實用新型的節能型電容補償投切控制器具有電容 器表面溫度的測量功能，電容器超溫時進行報警，或超溫時將電容器從線 路上切除，以延長電容器使用壽命。


圖1為實施例1的總體結構圖。圖2為實施例1的電容才殳切控制原理圖。
具體實施方式

見圖1和圖2所示，本實施例的節能型電容補償投切控制器，包括控 制輸入電路、工作狀態指示電路、485接口電路、溫度檢測電路、微處理器 電路、可控矽驅動電路、繼電器驅動電路、可控矽、繼電器、過零點採集 電路和穩壓電源電路。
圖2中的可控矽觸發電路採用脈衝變壓器T來實現，來自振蕩電路的 IN頻率信號通過脈沖變壓器T產生脈沖信號對雙向可控矽電路進行控制， 圖2中的Dl為雙向可控矽，繼電器驅動電路主要用於對繼電器進行控制， 圖2中K0為繼電器，圖2中的Rl和C1為可控矽的阻容保護電路，其並聯 在雙向可控矽D1的兩端，用於保護可控矽，同時又作為對開關交流電壓波 形信號的採集作用，可控矽和繼電器並聯在一起，可控矽主要起到輔助作 用，由於可控矽響應速度快，而繼電器響應速度慢，所以開關閉合時先閉 合可控矽然後在幾十毫秒或幾秒種內再將繼電器閉合，這樣可以保證開關 在過零點投切，開關閉合後可控矽兩端電壓為零，此時可控矽自動關斷。 圖2中IC1為過零點採集用的光耦器件，其主要原理是將正弦波信號轉化 成方波信號送到單片機，同時光耦器件又起到隔離作用。穩壓電源電路主 要給控制器提供電源。工作狀態指示電路用於指示電路的工作狀態，採用 發光二極體。控制輸入電路由光電隔離電路組成主要用於接收來自外部控 制命令，當需要開關動作時(閉合或斷開)，外部電路向控制器發出脈沖信 號，通過光電隔離送到微處理器電路，對開關進行控制，圖2中的R0、 R2、 R3均為限流電阻，圖2中的D2為整流二^l管，圖2中的CO為外接補償電 容，圖2中的E3、 E4為接電源的兩個接線端子，圖2中的L為光耦波形轉
6換的直流電源。
溫度採集電路中溫度的採集可以釆用數字式溫度傳感器AD590、 LM92， 也可以採用熱敏電阻(例如IOKQ、 35KQ )完成，本實施例中採用10KQ 熱敏電阻。
微處理器電路選用PIC、 NSP430、 51或AVR系列等，本實施例中釆用 AVR系列ATMEGA16單片機。
穩壓電源電路由降壓電路、整流電路、穩壓電路和濾波電路組成，本 實施例中的降壓電路採用小功率變壓器降壓，變比為380VAC/12VAC;整 流電路採用整流橋；穩壓電路採用三端穩壓模塊，本實施例中採用LM7805; 濾波電路採用電容濾波。
可控矽選用雙向可控矽，本實施例中採用BAT40雙向可控矽。
權利要求1、節能型電容補償投切控制器，其特徵在於，包括控制輸入電路(1)、工作狀態指示電路(2)、485接口電路(3)、溫度檢測電路(4)、微處理器電路(5)、可控矽驅動電路(6)、繼電器驅動電路(7)、可控矽(8)、繼電器(9)、過零點採集電路(10)和穩壓電源電路(11)；控制輸入電路(1)的輸出端與微處理器電路(5)的I/O口連接，工作狀態指示電路(2)的輸入端與微處理器電路(5)的I/O口連接；溫度檢測電路(4)的信號輸出端與微處理器電路(5)的A/D口連接；485接口電路(3)與微處理器電路(5)的串口連接；可控矽驅動電路(6)的輸入端與微處理器電路(5)的I/O口連接，可控矽驅動電路(6)的輸出端與可控矽(8)的觸發端連接；繼電器驅動電路(7)的輸入端與微處理器電路(5)的I/O口連接，繼電器驅動電路(7)的輸出端與繼電器(9)的線圈一端連接，繼電器(9)的線圈另一端接電源的正極性端；可控矽(8)的輸入和輸出端和繼電器(9)的兩個觸點端並聯後連接到過零點採集電路(10)的輸入端，過零點採集電路(10)的輸出端與微處理器電路(5)的I/O口連接；穩壓電源電路(11)分別與微處理器電路(5)和繼電器驅動電路(7)連接，為其提供電源。
2、 如權利要求l所述的節能型電容補償投切控制器，其特徵在於，繼 電器(9)採用^茲保持繼電器。
3、 如權利要求l所述的節能型電容補償投切控制器，其特徵在於，可 控矽驅動電路(6)採用脈沖變壓器驅動。
4、 如權利要求l所述的節能型電容補償投切控制器，其特徵在於，過 零點採集電路(10)採用光電耦合器件實現交流電壓過零點的採集。
專利摘要本實用新型公開了一種節能型電容補償投切控制器，包括控制輸入電路、工作狀態指示電路、485接口電路、溫度檢測電路、微處理器電路、可控矽驅動電路、繼電器驅動電路、可控矽、繼電器、過零點採集電路和穩壓電源電路，可控矽與繼電器並聯連接，繼電器採用磁保持繼電器，投切時首先通過過零點採集電路檢測交流電壓的過零點，然後在電壓過零瞬間將可控矽先過零觸發，再將磁保持繼電器延時吸合導通，而切出時是先將磁保持繼電器斷開，可控矽延時過零斷開，從而實現電流過零切除，由於採用磁保持繼電器，繼電器的狀態可以保持，不需再提供工作電源具有節能的特點，同時利用溫度檢測電路實時檢測電容器的表面溫度，當溫度超限時進行報警，以達到延長電容器使用壽命的作用，同時留有485接口電路可以遠程控制。
文檔編號H02J3/18GK201294387SQ20082021544
公開日2009年8月19日 申請日期2008年11月28日 優先權日2008年11月28日
發明者張金波, 薛興華 申請人:常州帕威爾測控技術有限公司