專利名稱：電網(wǎng)無功補(bǔ)償智能邏輯控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于電力輸配電系統(tǒng)無功補(bǔ)償、諧濾治理的電網(wǎng)無功補(bǔ)償智能邏輯控制裝置。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在工礦、農(nóng)村、學(xué)校、醫(yī)院、鐵路、機(jī)場及居民小區(qū)的供配電系統(tǒng)中，大量感性負(fù)載及諧濾注入電網(wǎng)導(dǎo)致負(fù)荷波動(dòng)頻繁，電流電壓畸變率高，使得快速跟蹤實(shí)時(shí)無功功率補(bǔ)償及諧波治理的問題日益突出，傳統(tǒng)的靜態(tài)無功補(bǔ)償已無法滿足需求。因?yàn)?，I、采用切換電容器接觸器作為投切電容器開關(guān)，在投入瞬時(shí)的涌流較大，為電容器額定電流In的數(shù)十倍，大大超過電容器正常連續(xù)運(yùn)行允許的過電流及接觸器主觸頭的承載能力，導(dǎo)致電容器和接觸器的損壞；2、利用接觸器分?jǐn)嗲谐娙萜鲿r(shí)，觸頭間有電弧產(chǎn)生，弧光的作用使接觸器動(dòng)靜觸頭不能完全分開，電網(wǎng)電壓與電容器端電壓容易疊加，產(chǎn)生的*過電壓會(huì)將電容器極板的耐壓薄弱點(diǎn)擊穿，造成電容器無法儲(chǔ)存電能；也會(huì)造成接觸器主電路相間擊穿的故障；3、接觸器式的電容器切換裝置不能補(bǔ)償變動(dòng)快的負(fù)荷、沖擊性負(fù)荷及三相不平衡負(fù)荷；4、采用可編程單片機(jī)實(shí)現(xiàn)過零采樣、驅(qū)動(dòng)控制，容易受外界干擾，程序易丟失導(dǎo)致導(dǎo)讀程序不完整，控制不穩(wěn)定，易出現(xiàn)誤投或拒絕工作等故障。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種響應(yīng)速度快、過零觸發(fā)穩(wěn)定可靠、能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)碾娋W(wǎng)無功補(bǔ)償智能邏輯控制裝置。本實(shí)用新型的電網(wǎng)無功補(bǔ)償智能邏輯控制裝置包括有可檢測電網(wǎng)電流和電壓畸變并在需要進(jìn)行無功補(bǔ)償輸出補(bǔ)償控制信號(hào)電壓的補(bǔ)償控制信號(hào)模塊、可控制電網(wǎng)無功補(bǔ)償系統(tǒng)中的補(bǔ)償電容器投入或切出的晶閘管模塊、可采集電網(wǎng)電壓信號(hào)的電網(wǎng)電壓取樣模塊、可采集電容器兩端電壓信號(hào)的電容器兩端電壓取樣模塊；所述晶閘管模塊的上端接系統(tǒng)電源，下端接補(bǔ)償電容器端負(fù)荷；所述補(bǔ)償控制信號(hào)模塊的輸出端輸出至與門信號(hào)處理電路的一個(gè)輸入端，所述電網(wǎng)電壓取樣模塊和電容器兩端電壓取樣模塊的米樣信號(hào)輸出端經(jīng)過電壓過零脈沖取樣電路接入與門信號(hào)處理電路的另一個(gè)輸入端；所述與門信號(hào)處理電路的輸出端經(jīng)過過零觸發(fā)模塊接入晶閘管模塊的控制信號(hào)輸入端，可向晶閘管模塊輸出觸發(fā)信號(hào)。本實(shí)用新型的裝置還包括有一個(gè)高頻脈沖產(chǎn)生模塊，高頻脈沖產(chǎn)生模塊經(jīng)過與門信號(hào)處理電路接入過零觸發(fā)模塊。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是I、采用基于邏輯控制的晶閘管過零觸發(fā)技術(shù)來控制大功率晶閘管模塊投切電容器，動(dòng)作響應(yīng)時(shí)間僅數(shù)十毫秒，且運(yùn)行時(shí)無火花，無噪音。有利于調(diào)節(jié)器快速頻繁投切電容器，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)補(bǔ)償。2、采用基于邏輯控制的晶閘管過零觸發(fā)技術(shù)在晶閘管兩端過零時(shí)導(dǎo)通斷開晶閘管，快速完成電容器無涌流投入，解決了接觸器投切電容器時(shí)產(chǎn)生的沖擊涌流和拉弧問題。3、可采用邏輯門芯片，利用芯片自身物理特性進(jìn)行取樣及控制，無需進(jìn)行編程設(shè)計(jì)，回路控制穩(wěn)定可靠，不受外界電磁干擾的影響4、可對(duì)單個(gè)晶閘管實(shí)行投切控制，能夠?qū)崿F(xiàn)三相不平衡負(fù)荷的實(shí)時(shí)電容器投切。

圖I是本實(shí)用新型的電原理框圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的電壓過零脈沖取樣電路的電路圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的與門信號(hào)處理電路的電路圖；圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的過零觸發(fā)模塊的電路圖。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，本實(shí)用新型的裝置中，晶閘管模塊上端接系統(tǒng)電源，下端接電容器端負(fù)荷，當(dāng)無功補(bǔ)償系統(tǒng)的補(bǔ)償控制器檢測到系統(tǒng)需要補(bǔ)償所需的無功，向補(bǔ)償控制信號(hào)模塊發(fā)出投入電容器的信號(hào)，注入與門信號(hào)處理電路的；電網(wǎng)電壓與電容器兩端電壓壓差經(jīng)光耦開關(guān)取樣比對(duì)，由于電網(wǎng)電壓為幅值為土 V 2x400V的正弦波，電容器兩端電壓最大值為上次電容器退出時(shí)電網(wǎng)電壓，幅值由于放電電阻的作用，隨時(shí)間衷減，這樣，兩端的壓差取樣在一個(gè)周波內(nèi)至少有一次，一般為兩次脈沖，且在每個(gè)周波均產(chǎn)生的不間斷脈沖，與門邏輯芯片在接收到控制器輸入的投入信號(hào)后，如接收到過零脈沖信號(hào)，與門開關(guān)打開；考慮到如低頻脈沖直接向外輸出，數(shù)據(jù)損耗大，功率不夠，因此，另裝置高頻脈沖產(chǎn)生模塊，向與門邏輯芯片輸入高頻脈沖，在與門開關(guān)打開時(shí)，高頻脈沖即向外輸出；為保證晶閘管驅(qū)動(dòng)所需信號(hào)的強(qiáng)度與頻率，線路配置強(qiáng)堆挽驅(qū)動(dòng)電路向外輸出足以使晶閘管工作的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，晶閘管開關(guān)投入，回路工作。從控制器發(fā)出補(bǔ)償投入信號(hào)到晶閘管投入，一般可在一個(gè)周波即20ms內(nèi)完成，這樣就實(shí)現(xiàn)了電容器快速無涌流投入。反之，當(dāng)各邏輯回路無高電平輸出時(shí)，晶閘管G極觸發(fā)電流消失，在陽極電流為零時(shí)關(guān)斷晶閘管，自行切出電容器。圖2所示為電壓過零脈沖取樣電路(以A相為例，B、C相原理相同)。晶閘管兩端電壓信號(hào)即電網(wǎng)電壓取樣信號(hào)US及電容器電壓取樣信號(hào)Ut經(jīng)分流、分壓處理后，經(jīng)光耦P521-1開關(guān)，由于光耦P521-1開關(guān)具有只有在一定電壓范圍內(nèi)才能接通的特性，當(dāng)兩端電壓差在零點(diǎn)附近時(shí)，開關(guān)斷開，對(duì)于三板管(2N3904)Q1，由于基極無電流信號(hào)，集電極與發(fā)射極關(guān)斷，fa輸出高電平；當(dāng)晶閘管兩端電壓渡過電壓過零點(diǎn)時(shí)，光耦開關(guān)導(dǎo)通，三極管接通，fa輸出低電平，這樣，經(jīng)此邏輯電路處理后，將us、Ut之間的電壓差為零時(shí)的信號(hào)轉(zhuǎn)化為頻率為50或100HZ，幅值為12V的脈沖信號(hào)fa輸出。圖3所示為與門信號(hào)處理電路(以A相為例，B、C相原理相同)。由控制器輸出的控制信號(hào)COM、KA，高電位COM經(jīng)溫控器P5 (P5為650常閉開關(guān)，當(dāng)調(diào)節(jié)器內(nèi)部溫度超過650時(shí)，溫控器動(dòng)作，COM斷開)后與同組信號(hào)KA構(gòu)成電壓回路，導(dǎo)通光耦開關(guān)P521-1，光耦開關(guān)輸出端導(dǎo)通，同時(shí)，為保證VCC有一個(gè)穩(wěn)定的12V電壓，回路安裝一只穩(wěn)壓器D14，只有回 路電壓在IOV以上，三極管QlO才能導(dǎo)通，以保證光耦U8可靠輸出低電平；反之，當(dāng)控制器無電壓信號(hào)輸入時(shí)，或穩(wěn)壓器D14回路電壓低于10時(shí)，光電開關(guān)不導(dǎo)通或三極管QlO不導(dǎo)通，此部分回路輸出高電平。在晶閘管兩端電壓過零信號(hào)fa、補(bǔ)償控制信號(hào)及高頻率脈沖信號(hào)PWM同時(shí)存在的條件下，與門CD4013邏輯控制觸發(fā)器芯片開關(guān)導(dǎo)通，輸出高頻脈沖信號(hào)
Iao o圖4所示為過零觸發(fā)模塊的電路(以A相為例，B、C相原理相同)。經(jīng)與門輸出的信號(hào)Ia由于與控制器輸出信號(hào)、過零觸發(fā)脈沖信號(hào)同步但方向相反，需要再經(jīng)過反向邏輯芯片⑶4049處理，向強(qiáng)堆挽驅(qū)動(dòng)電路輸出信號(hào)3a。強(qiáng)堆挽驅(qū)動(dòng)電路由正反兩只三極管Q8、Q9 (2N3906)組成，目的是放大驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)感應(yīng)線圈后，向正反并聯(lián)晶閘管輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)AGU AKl, AG2、AK 2，晶閘管接通，回路工作。實(shí)現(xiàn)無涌流電容器投入。
權(quán)利要求1.一種電網(wǎng)無功補(bǔ)償智能邏輯控制裝置，其特征是它包括有可檢測電網(wǎng)電流和電壓畸變并在需要進(jìn)行無功補(bǔ)償輸出補(bǔ)償控制信號(hào)電壓的補(bǔ)償控制信號(hào)模塊、可控制電網(wǎng)無功補(bǔ)償系統(tǒng)中的補(bǔ)償電容器投入或切出的晶閘管模塊、可采集電網(wǎng)電壓信號(hào)的電網(wǎng)電壓取樣模塊、可采集電容器兩端電壓信號(hào)的電容器兩端電壓取樣模塊；所述晶閘管模塊的上端接系統(tǒng)電源，下端接補(bǔ)償電容器端負(fù)荷；所述補(bǔ)償控制信號(hào)模塊的輸出端輸出至與門信號(hào)處理電路的一個(gè)輸入端，所述電網(wǎng)電壓取樣模塊和電容器兩端電壓取樣模塊的米樣信號(hào)輸出端經(jīng)過電壓過零脈沖取樣電路接入與門信號(hào)處理電路的另一個(gè)輸入端；所述與門信號(hào)處理電路的輸出端經(jīng)過過零觸發(fā)模塊接入晶閘管模塊的控制信號(hào)輸入端，可向晶閘管模塊輸出觸發(fā)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電網(wǎng)無功補(bǔ)償智能邏輯控制裝置，其特征是該裝置還包括有一個(gè)高頻脈沖產(chǎn)生模塊，高頻脈沖產(chǎn)生模塊經(jīng)過與門信號(hào)處理電路接入過零觸發(fā)模塊。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電網(wǎng)無功補(bǔ)償智能邏輯控制裝置。它包括有補(bǔ)償控制信號(hào)模塊、晶閘管模塊、電網(wǎng)電壓取樣模塊、電容器兩端電壓取樣模塊；晶閘管模塊的上端接系統(tǒng)電源，下端接補(bǔ)償電容器端負(fù)荷；補(bǔ)償控制信號(hào)模塊的輸出端輸出至與門信號(hào)處理電路的一個(gè)輸入端，電網(wǎng)電壓取樣模塊和電容器兩端電壓取樣模塊的采樣信號(hào)輸出端經(jīng)過電壓過零脈沖取樣電路接入與門信號(hào)處理電路的另一個(gè)輸入端；與門信號(hào)處理電路的輸出端經(jīng)過過零觸發(fā)模塊接入晶閘管模塊的控制信號(hào)輸入端，可向晶閘管模塊輸出觸發(fā)信號(hào)。本實(shí)用新型響應(yīng)速度快、過零觸發(fā)穩(wěn)定可靠、能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)補(bǔ)償。
文檔編號(hào)H02J3/18GK202435041SQ20112055040
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者胡道祥 申請(qǐng)人:鎮(zhèn)江博揚(yáng)電氣科技有限公司