專利名稱：一種配電柜的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)電力用配電柜，尤其涉及一種具有穩(wěn)壓節(jié)電功能的配電柜。
背景技術：
進入21世紀，能源的缺乏和環(huán)境的污染對人類經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的影響越 來越嚴重。我國雖然地大物博、資源豐富，但仍然是能源的貧國，尤其是在能源利用率方面， 由于受資金、技術和能源價格等因素的影響，我國的能源利用率比發(fā)達國家低很多。90% 以上的能源在開采、加工轉換、儲運和終端利用過程中損失和浪費，特別是電力和電力設備 的利用方面，雖然我國電力行業(yè)發(fā)展迅速，但還是不能滿足經(jīng)濟發(fā)展和人民生活需求增長 的需要，因此節(jié)約能源已是電力行業(yè)的當務之急。國家也高度重視節(jié)能這方面的管理，在 “十一五”規(guī)劃中提出了在2010年單位GDP能耗須下降20%的指示，作為節(jié)能指標的強制 執(zhí)行。目前的工業(yè)配電柜只具有基本的電力輸送和分配功能，而在節(jié)約電能方面則考慮甚 微，尤其是在不同供電電壓和用電時段情況下，配電柜不能根據(jù)工作情況進行節(jié)電調節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的為了克服現(xiàn)有技術中配電柜僅具有單一的配電功能的不足，本發(fā)明提 供一種具有穩(wěn)壓節(jié)電功能的配電柜，將配電與節(jié)電功能集成于一體。技術方案為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為一種具有穩(wěn)壓節(jié)電功能的配電柜，包括進線斷路器、穩(wěn)壓節(jié)電模塊和配電裝置；電 源與所述進線斷路器的輸入端連接，所述進線斷路器的輸出端連接所述穩(wěn)壓節(jié)電模塊的輸 入端，所述穩(wěn)壓節(jié)電模塊的輸出端連接所述配電裝置的輸入端。所述電源為三相電源。所述穩(wěn)壓節(jié)電模塊可由多變比的抽頭式隔離變壓器、雙向可控硅模塊和穩(wěn)壓節(jié)電 智能控制單元組成，所述雙向可控硅模塊可由多個雙向可控硅組成。所述進線斷路器的輸 出端與所述隔離變壓器的原邊連接；所述隔離變壓器的副邊每相根據(jù)不同變比均具有多個 抽頭，每個副邊抽頭分別連接一個雙向可控硅的一個功率極；對應于同一相的雙向可控硅 的另一個功率極連接在一起作為輸出，其輸出電壓和電流可通過采樣反饋傳送給穩(wěn)壓節(jié)電 智能控制單元；所述雙向可控硅模塊的輸出端連接所述配電裝置的輸入端；所述控制單元 連接所述雙向可控硅模塊的控制端，對所述雙向可控硅模塊提供觸發(fā)信號。所述多變比的抽頭式隔離變壓器的副邊的多個抽頭對應不同變比，通過導通對應 的雙向可控硅就能選擇對應的變壓器變比，這樣可以使輸出電壓穩(wěn)定在設定的范圍內(nèi)，以 達到穩(wěn)壓節(jié)電的功能。所述配電裝置設有檢測電路，對輸出電壓和電流進行實時檢測，同時對輸入電壓 進行過零捕捉。所述控制單元的輸入端連接所述檢測電路的輸出端，所述控制單元根據(jù)所 述檢測電路的實時檢測信號對穩(wěn)壓模塊進行穩(wěn)壓和節(jié)電控制。所述穩(wěn)壓節(jié)電模塊可采用電壓電流雙過零切換技術對雙向可控硅進行穩(wěn)壓切換控制，以實現(xiàn)穩(wěn)壓和節(jié)電的功能。當輸入電壓過零信號出現(xiàn)，則判斷是否需要切換當前雙向 可控硅模塊的變比，如果需要切換當前變比則對輸出電流過零信號進行檢測，當輸出電流 過零信號出現(xiàn)則進行變比切換，即對需要觸發(fā)的雙向可控硅模塊提供觸發(fā)信號。這樣就能 保證在輸入電壓過零后，是可控硅通過續(xù)流使電流降為零，也就說明可控硅已自然關斷。所述配電柜還可以包括旁路單元，所述旁路單元和所述穩(wěn)壓節(jié)電模塊并聯(lián)，電源 經(jīng)進線斷路器通過穩(wěn)壓節(jié)電模塊或者旁路單元與配電裝置連接。所述控制單元可根據(jù)實時 信號選擇電源經(jīng)穩(wěn)壓節(jié)電模塊或者旁路單元與配電裝置連接。所述配電柜還可以包括顯示和人機界面，可以顯示各個配電線路的電參量，包括 各個三相和單相的電壓、電流、功率及功率因數(shù)等，通過人機界面可以實現(xiàn)人機通訊，對配 電柜進行菜單控制或者遠程控制，或者根據(jù)需要進行自動或者手動的穩(wěn)壓節(jié)電和配電操 作。這樣有利于對用電情況進行管理和調配，在配電柜工作過程中就能直接獲取用電數(shù)據(jù) 情況，更好地實現(xiàn)用電節(jié)能和配電管理。有益效果本發(fā)明提供的具有穩(wěn)壓節(jié)電功能的配電柜，相比現(xiàn)有的配電柜具備了 穩(wěn)壓和節(jié)電功能，在使用時采用了電壓電流雙過零切換技術，在運行中避免了諧波和電流 斷續(xù)現(xiàn)象，在完成節(jié)電和配電的同時進行電力的穩(wěn)定和凈化，提高供電效率，更好地滿足配 電需求。


圖1為本發(fā)明的結構示意圖；圖2為穩(wěn)壓節(jié)電模塊的結構示意圖；圖3為控制單元單片機的連接端子圖；圖4為電壓過零檢測電路；圖5為電流過零檢測電路；圖6為電流采樣調理電路；圖7為單片機驅動可控硅的驅動電路圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。如圖1所示為一種具有穩(wěn)壓節(jié)電功能的配電柜，包括進線斷路器、穩(wěn)壓節(jié)電模塊、 配電裝置、旁路單元、顯示和人機界面。三相電源(A相、B相和C相)與所述進線斷路器 的輸入端連接，所述進線斷路器的輸出端連接所述穩(wěn)壓節(jié)電模塊的輸入端和所述旁路單元 的輸入端，所述穩(wěn)壓節(jié)電模塊的輸出端和所述旁路單元的輸出端連接所述配電裝置的輸入 端。三相電經(jīng)進線斷路器通過穩(wěn)壓節(jié)電模塊或者旁路單元與配電裝置連接。所述顯示和人機界面，可以顯示各個配電線路的電參量，包括各個三相和單相的 電壓、電流、功率及功率因數(shù)等，通過人機界面可以實現(xiàn)人機通訊，對配電柜進行菜單控制 或者遠程控制，或者根據(jù)需要進行自動或者手動的穩(wěn)壓節(jié)電和配電操作。這樣有利于對用 電情況進行管理和調配，在配電柜工作過程中就能直接獲取用電數(shù)據(jù)情況，更好地實現(xiàn)用 電節(jié)能和配電管理。所述旁路單元在本實施例中由一個旁路接觸器構成。
所述穩(wěn)壓節(jié)電模塊由多變比的抽頭式隔離變壓器、雙向可控硅模塊和穩(wěn)壓節(jié)電智 能控制單元組成，所述雙向可控硅模塊由多個雙向可控硅組成。如圖2所示，經(jīng)進線斷路器 的三相電壓A相、B相和C相分別連接多變比的抽頭式隔離變壓器的原邊，其副邊每相根據(jù) 不同變比具有多個抽頭，圖中對應于A相的抽頭記為al an、對應于B相的抽頭記為bl bn、對應于C相的抽頭記為cl cn，每個副邊抽頭分別連接一個雙向可控硅的一個功率 極，對應于抽頭al an的n個雙向可控硅的另一個功率極連接在一起記為輸出端A0，對 應于抽頭bl bn的n個雙向可控硅的另一個功率極連接在一起記為輸出端B0，對應于抽 頭cl cn的n個雙向可控硅的另一個功率極連接在一起記為輸出端CO。AO、B0和CO的 輸出電壓和電流通過采樣反饋傳送給穩(wěn)壓節(jié)電智能控制單元；所述雙向可控硅模塊的輸出 端，即AO、B0和CO連接所述配電裝置的輸入端；所述穩(wěn)壓節(jié)電智能控制單元連接所述雙向 可控硅模塊的控制端，對所述雙向可控硅模塊提供觸發(fā)信號。所述多變比的抽頭式隔離變壓器的副邊的多個抽頭對應不同變比，在本實施例 中，不同變比及對應不同檔位，變比越大則檔位越高，輸出電壓也就越大，通過導通對應的 雙向可控硅就能選擇對應的變壓器變比，這樣可以使輸出電壓穩(wěn)定在設定的范圍內(nèi)，以達 到穩(wěn)壓節(jié)電的功能。所述配電裝置設有檢測電路，對輸出電壓和電流進行實時檢測，同時對輸入電壓 進行過零捕捉。所述穩(wěn)壓節(jié)電智能控制單元的輸入端連接所述檢測電路的輸出端，穩(wěn)壓節(jié) 電智能控制單元根據(jù)所述檢測電路的實時檢測信號對穩(wěn)壓模塊進行穩(wěn)壓和節(jié)電控制，或者 直接選擇旁路單元進行配電。所述穩(wěn)壓節(jié)電模塊可采用電壓電流雙過零切換技術對雙向可控硅進行穩(wěn)壓切換 控制，以實現(xiàn)穩(wěn)壓和節(jié)電的功能。當三相輸入電壓過零信號出現(xiàn)時，判斷是否需要切換當前 雙向可控硅的檔位如果判斷不需要換擋，說明繼續(xù)導通上一周期導通的可控硅，通過穩(wěn)壓 節(jié)電控制單元提供導通觸發(fā)信號導通相應的雙向可控硅，使雙向可控硅過零觸發(fā)；如果判 斷需要換擋，先要對當前的輸出電流進行過零信號檢測(不能直接提供導通觸發(fā)信號導通 所需的換擋雙向可控硅，因為可控硅本身的特性是自然關斷的，如果在在新導通的雙向可 控硅導通前原先導通的雙向可控硅沒有關斷，則會引起變壓器副邊的短路現(xiàn)象。)，當輸出 電流過零信號出現(xiàn)則進行變比切換，即對需要觸發(fā)的雙向可控硅模塊提供觸發(fā)信號。這樣 就能保證在輸入電壓過零后，是可控硅通過續(xù)流使電流降為零，也就說明可控硅已自然關 斷。所述穩(wěn)壓節(jié)電智能控制單元可以以如圖3所示的單片機為核心完成對穩(wěn)壓節(jié)電 模塊的控制。圖4為電壓過零檢測電路，UA為A相電壓采樣信號，經(jīng)過電壓過零檢測電路，得到 UA_Z的電壓過零信號，電壓過零信號送到圖3所示的控制單元的單片機中。 圖5為電流過零檢測電路，IA為A相電流采樣信號，經(jīng)過電流過零檢測電路，先反 相放大，再比較得到IA_Z的電流過零信號，電流過零信號送到圖3所示的控制單元的單片 機中。B相和C相的電流過零檢測電路與A相相同。 圖6為電流采用調理電路，IA為A相電流采樣信號，經(jīng)過電流采樣調理電路可以 得到幅值為0-3. 3V的模擬信號IAC_AD送到圖3所示的控制單元的單片機中進行模/數(shù)轉 換。B相和C相的電流采樣調理電路與A相相同。
圖7為控制單元的單片機驅動可控硅的驅動電路圖，單片機信號經(jīng)過驅動電路對 與之對應的可控硅進行觸發(fā)。如圖7所示，從控制單元的單片機控制使能信號CTR_EN驅動 三極管BC337，給光耦TLP3052提供電源，RB2，與R2下端相連，為單片機發(fā)出的驅動控制 信號，通過該信號控制光耦U3和U4的通斷，當光耦U3和U4連通則其內(nèi)部的雙向可控硅導 通，若此時連接端B2和L0ADB之間存在電壓，則B2G2使得SK2中的雙向可控硅導通。實現(xiàn) 控制單元對可控硅的驅動。穩(wěn)壓節(jié)電模塊可以按如下四種工作方式進行穩(wěn)壓節(jié)電運行(1)時間+電壓控制配電柜每天定時開機和關機工作并根據(jù)穩(wěn)壓節(jié)電所需的電 壓自動調節(jié)檔位控制運行；(2)時間強制檔位控制配電柜每天定時開機和關機工作并在某一固定的檔位運 行；(3) 24小時電壓控制配電柜根據(jù)穩(wěn)壓節(jié)電所需的電壓自動調節(jié)檔位控制連續(xù)不 間斷運行；(4)24小時強制檔位控制配電柜一直保持在某一固定的檔位運行。穩(wěn)壓節(jié)電模塊在工作過程中，三相輸出電壓檢測信號經(jīng)過調理、濾波和模/數(shù)轉 換后進入穩(wěn)壓節(jié)電智能控制單元，穩(wěn)壓節(jié)電智能控制單元的單片機對三相電壓進行計算得 出有效值并求出5秒的滑差平均值，同時根據(jù)變壓器不同變比計算出每一檔的電壓值，按 照相應的工作方式對檔位進行判斷和運行，并根據(jù)需要導通雙向可控硅。所述進線斷路器采用斷路器或者微型斷路器(即空氣開關)，配電裝置也采用微 型斷路器對用電負荷進行配電。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出對于本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應 視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
一種配電柜，其特征在于所述配電柜包括進線斷路器、穩(wěn)壓節(jié)電模塊和配電裝置；電源與所述進線斷路器的輸入端連接，所述進線斷路器的輸出端連接所述穩(wěn)壓節(jié)電模塊的輸入端，所述穩(wěn)壓節(jié)電模塊的輸出端連接所述配電裝置的輸入端。
2.根據(jù)權利要求1所述的配電柜，其特征在于所述穩(wěn)壓節(jié)電模塊由多變比的抽頭式 隔離變壓器、雙向可控硅模塊和穩(wěn)壓節(jié)電智能控制單元組成，所述雙向可控硅模塊由多個 雙向可控硅組成；所述進線斷路器的輸出端與所述隔離變壓器的原邊連接，所述隔離變壓 器的副邊連接雙向可控硅模塊的輸入端，所述控制單元連接所述雙向可控硅模塊的控制 端，所述雙向可控硅模塊的輸出端連接所述配電裝置的輸入端。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的配電柜，其特征在于所述配電裝置設有對輸出電壓和 電流進行實時檢測的檢測電路，所述控制單元的輸入端連接所述檢測電路的輸出端。
4.根據(jù)權利要求1所述的配電柜，其特征在于所述配電柜還包括旁路單元，所述旁路 單元和所述穩(wěn)壓節(jié)電模塊并聯(lián)。
5.根據(jù)權利要求1所述的具有穩(wěn)壓節(jié)電功能的配電柜，其特征在于所述配電柜還包 括顯示和人機界面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種配電柜，包括進線斷路器、穩(wěn)壓節(jié)電模塊和配電裝置；電源與所述進線斷路器的輸入端連接，所述進線斷路器的輸出端連接所述穩(wěn)壓節(jié)電模塊的輸入端，所述穩(wěn)壓節(jié)電模塊的輸出端連接所述配電裝置的輸入端。所述配電柜還可以包括旁路單元，電源經(jīng)進線斷路器通過穩(wěn)壓節(jié)電模塊或者旁路單元與配電裝置連接。本發(fā)明相比現(xiàn)有的配電柜具備了穩(wěn)壓和節(jié)電功能，在使用時可以根據(jù)供電電壓和用電時段的不同進行節(jié)電調節(jié)，在完成節(jié)電和配電的同時進行電力的穩(wěn)定和凈化，提高供電效率，更好地滿足配電需求。
文檔編號H02M5/12GK101847831SQ201010176468
公開日2010年9月29日 申請日期2010年5月18日 優(yōu)先權日2010年5月18日
發(fā)明者張鳳雛, 洪著財, 陳東華 申請人:江蘇斯菲爾電氣股份有限公司