專利名稱:電腦控制的功率因數(shù)補(bǔ)償方法及其使用的電腦功率因數(shù)補(bǔ)償器的制作方法
本發(fā)明屬于電力電子學(xué)科。
現(xiàn)市售的功率因數(shù)補(bǔ)償器只能控制單臺變壓器。它補(bǔ)償精度低;接觸器動作頻繁;負(fù)載變化劇烈時(shí)誤動作多;需專用互感器。因此多為有單臺或數(shù)臺變壓器的低壓用戶所使用。某些高壓用戶，往往擁有十幾至近百臺變壓器，若每臺配一套補(bǔ)償器和龐大的高壓互感器，則耗資過多，維護(hù)工作量很大。
電腦控制的功率因數(shù)補(bǔ)償方法及其使用的電腦功率因數(shù)補(bǔ)償器，主要是為解決上述問題而提出的。
本發(fā)明用TP-801單板機(jī)作控制器(這就省去了原功率因數(shù)補(bǔ)償器的很多電路)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)功率因數(shù)的精確補(bǔ)償，而其高速和用單臺補(bǔ)償器控制多臺變壓器是市售功率因數(shù)補(bǔ)償器無法做到的。
圖1是本方法的功能流程圖。用相位信號產(chǎn)生電路定量地測量電網(wǎng)的相位角，然后試探性投入或切除一定的無功量。試投時(shí)，按從右至左(數(shù)的從小至大)的順序把電容屏上第一個(gè)未投入的電容投入，切除時(shí)按同樣順序把第一個(gè)已投入的電容切除。試投切后，必然會使電網(wǎng)的相位角發(fā)生相應(yīng)的改變。測到改變后的相位角，就可據(jù)已知數(shù)據(jù)算出電網(wǎng)所需無功量。
圖2是本方法的相位差產(chǎn)生電路，該電路通過一電壓比較器將A、C相間的線電壓變成占空比為1∶1的方波;通過一模擬開關(guān)把各被控變壓器的B相電流信號送到另一比較器，產(chǎn)生同樣的方波。顯然只須增加模擬開關(guān)及譯碼電路就可擴(kuò)充其控制路數(shù)。這種組合邏輯電路抗干擾性強(qiáng)，無須增設(shè)專用互感器，可與原電網(wǎng)儀表用互感器共用，而不影響儀表計(jì)量精度。在電流信號值不低于額定值3%時(shí)，即可正常工作，而在事故電流沖擊時(shí)，有穩(wěn)妥的保護(hù)。
無功的計(jì)算取決于相位角測量的精度。圖2電路是將A、C相間線電壓與B相電流進(jìn)行比較，即在相位角為零的情況下，A、C相間線電壓與B相電流相位相差 (π)/2 。這較同相電壓電流比較有很大好處，即剔除了較小的相位角與干擾信號間含混不清的情況。
圖3是相位差產(chǎn)生電路波形圖。VS是電壓方波信號，CS為電流方波信號，CVS為電壓電流方波經(jīng)異或門U4所合成的信號，即電壓與電流的相位差方波。2φ為系統(tǒng)時(shí)鐘經(jīng)二分頻后得到的一串脈沖信號，該信號在CVS與VS的控制下向Z80A CTC發(fā)出計(jì)數(shù)脈沖PD、PT。Z80A CTC為四個(gè)8位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，分別為CTC0、1、2和3通道。本方法將0通道與1通道串接，2通道與3通道串接，各構(gòu)成一個(gè)16位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，并將VS及CVS接至并行輸入輸出口Z80A PIO。計(jì)算機(jī)對VS及CVS進(jìn)行軟件采樣、濾波，去掉干擾信號，其過程如圖4。計(jì)算機(jī)首先在Z80A PIO上查看VS信號，找到上升沿UE1，延時(shí)td用以剔除干擾。然后在CVS端查找UE2上升沿，再返回VS端查找下降沿DE1，直至在CVS端找到上升沿UE3。延時(shí)td，在B1點(diǎn)將Z80A CTC置為計(jì)數(shù)態(tài)，準(zhǔn)備累計(jì)PD、PT脈沖個(gè)數(shù)。從CPD點(diǎn)開始，CTC便自動累計(jì)VS與CVS信號中陰影部分。計(jì)算機(jī)在B1點(diǎn)將CTC置好后，繼續(xù)按上述方式在CVS端查詢，一直查到A2點(diǎn)，取出CTC通道2及通道3中數(shù)據(jù)，再查找到B2點(diǎn)，將通道0及通道1中數(shù)據(jù)取出。這里CTC通道0與通道1中的數(shù)據(jù)是信號的二分之一周期，即π。通道2與通道3中數(shù)據(jù)為實(shí)際相位角加 (π)/2 后得到的，故真正的相位角為通道2通道3中數(shù)據(jù)減去 (π)/2 ，至此，相位角測量畢。
如圖1所示，兩次相位角測量及試探性投入、切除一定的無功量后，已知數(shù)據(jù)有φ1、φ2和P無′，最后據(jù)已知數(shù)據(jù)算出電網(wǎng)所需無功，從而一次投、切成功。
圖4說明電網(wǎng)功率因數(shù)隨著試探性投入或切除后出現(xiàn)的四種不同情況(a)P投＝P無-P無′·(b)P切＝P無′-P無·(c)P切＝P無-P無′·(d)P投＝P無′-P無。從圖4(a)、(c)中得P 無 ＝P無’ · tg ｜ φ1｜tg ｜φ1｜ - tg ｜φ2｜]]>。從圖4(b)、(d)中得P無＝P無’ · tg ｜ φ1｜tg ｜φ1｜ + tg ｜ φ2｜]]>電腦控制的功率因數(shù)補(bǔ)償器與市售功率因數(shù)補(bǔ)償器相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和積極效果1、實(shí)現(xiàn)了單臺功率因數(shù)補(bǔ)償器 控制多臺變壓器;電網(wǎng)功率因數(shù)補(bǔ)償精度高，速度快(在128路內(nèi)補(bǔ)償時(shí)間小于2分鐘，16路小于20秒);接觸器動作減少80%。
2、無須增設(shè)專用互感器。
3、計(jì)算機(jī)可打印出5種輔助維護(hù)信息，供用戶參考。
①、補(bǔ)償正常，功率因數(shù)在0.85以上。
②、功率因數(shù)約0.1，過低。
③、φ1、φ2符號相同，但｜φ2｜≥｜φ1｜，或二者極接近，造成P無太大，可能是瞬間負(fù)載突變，或電容投切線路斷路。
④、電容全部切除，相位角仍為正值(容性負(fù)載)?？赡苁请娋W(wǎng)確為容性，或是信號線相位接錯(只須倒接即可)。
⑤、電容全部投入，功率因數(shù)仍在0.85以下?？赡苁请娙菘?cè)萘坎粔?，或電容不能投入?br>權(quán)利要求
1.一種電腦控制的功率因數(shù)補(bǔ)償方法，其特征在于以TP-801單板機(jī)作電腦功率因數(shù)補(bǔ)償器的控制器，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)功率因數(shù)的補(bǔ)償。
2.一種如權(quán)利要求
1所述的電腦功率因數(shù)補(bǔ)償器，其特征是采取與原電網(wǎng)儀用互感器共用的相位差產(chǎn)生電路。
3.一種如權(quán)利要求
2所述的電腦功率因數(shù)補(bǔ)償器相位差產(chǎn)生電路，其特征在于采用組合邏輯電路。
4.一種如權(quán)利要求
1所述電腦控制的功率因數(shù)補(bǔ)償方法及其使用的電腦功率因數(shù)補(bǔ)償器，其特征在于試投時(shí)按從右至左的順序把電容屏上第一個(gè)未投入的電容投入，切除時(shí)按同樣順序把第一個(gè)已投入的電容切除。
5.一種如權(quán)利要求
1、4所述的電腦控制的功率因數(shù)補(bǔ)償方法及其使用的電腦功率因數(shù)補(bǔ)償器，其特征在于電網(wǎng)所需無功以方程式P 無 ＝P無’ · tg ｜ φ1｜tg ｜φ1｜ - tg ｜φ2｜或P無’ · tg ｜ φ1｜tg ｜φ1｜ + tg ｜ φ2｜]]>計(jì)算。
專利摘要
本發(fā)明屬電力電子學(xué)科。
文檔編號G05F1/70GK85103010SQ85103010
公開日1986年7月2日 申請日期1985年4月15日
發(fā)明者李恭敢, 高金鐸, 金曉紅, 王麗 申請人:內(nèi)蒙古自治區(qū)電子研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan