本實用新型涉及電網(wǎng)無功補償技術(shù)，更具體地說，它涉及一種基于MCU的SVG與電容投切的集中控制電路。

背景技術(shù)：

無功功率補償Reactive power compensation，簡稱無功補償，在電力供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。所以無功功率補償裝置在電力供電系統(tǒng)中處在一個不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補償裝置，可以做到最大限度的減少電網(wǎng)的損耗，使電網(wǎng)質(zhì)量提高。反之，如選擇或使用不當(dāng)，可能造成供電系統(tǒng)，電壓波動，諧波增大等諸多因素。

目前，市面上采用的無功補償方式分為SVG和SVC兩種；其中，SVG可分為電壓型和電流型兩種，其既可提供滯后的無功功率，又可提供超前的無功功率。簡單地說，SVG的基本原理就是將自換相橋式電路通過電抗器或者直接并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當(dāng)調(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的相位和幅值，或者直接控制其交流側(cè)電流，就可以使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，實現(xiàn)功率無功補償?shù)哪康摹?/p>

SVC是用于無功補償?shù)湫偷碾娏﹄娮友b置，它是利用晶閘管作為固態(tài)開關(guān)來控制接入系統(tǒng)的電抗器和電容器的容量，從而改變輸電系統(tǒng)的導(dǎo)納。按控制對象和控制方式不同，分為晶閘管控制電抗器（TCR）和晶閘管投切電容器（FC）配合使用的靜止無功補償裝置（FC+TCR）和TCR與機械投切電容器（MSC）配合使用的裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種基于MCU的SVG與電容投切的集中控制電路，控制方式合理、補償效果好的特點。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了如下技術(shù)方案：

一種基于MCU的SVG與電容投切的集中控制電路，包括MCU集中控制器、靜止無功補償發(fā)生器、投切驅(qū)動電路、投切開關(guān)和補償電容器；其中，所述靜止無功補償發(fā)生器包括主控制器以及與其連接的三相功率逆變電路、交流電壓測量電路、交流電流測量電路、過零信號檢測電路和直流電壓測量電路；所述三相功率逆變電路與電網(wǎng)連接，用于基于接收到的驅(qū)動信號向電網(wǎng)傳輸相應(yīng)的電流信號，以對電網(wǎng)進行無功補償；所述交流電壓測量電路用于檢測電網(wǎng)的電壓參數(shù)并傳輸至主控制器；所述交流電流測量電路用于檢測電網(wǎng)的電流參數(shù)并傳輸至主控制器；所述過零信號檢測電路用于檢測電網(wǎng)的電壓、電流的過零點參數(shù)并傳輸至主控制器；所述主控制器通過RS485通訊電路與所述MCU集中控制器連接，以將所述電壓參數(shù)、電流參數(shù)和過零點參數(shù)傳輸至MCU集中控制器；所述MCU集中控制器用于基于接收到的各個參數(shù)計算電網(wǎng)的功率因數(shù)，并根據(jù)計算結(jié)果向主控制器發(fā)送控制指令，以及輸出相應(yīng)的切換信號至投切驅(qū)動電路；所述投切驅(qū)動電路與投切開關(guān)連接，用于基于接收到的切換信號控制所述投切開關(guān)運作；所述投切開關(guān)連接于補償電容器與電網(wǎng)之間；所述主控制器還用于基于從MCU集中控制器接收到的控制指令向所述三相功率逆變電路輸出相應(yīng)的驅(qū)動信號。

通過以上技術(shù)方案：MCU集中控制器采集由靜止無功補償發(fā)生器中的主控制器通過所述RS485通訊電路傳輸過來的各個參數(shù)（電壓參數(shù)、電流參數(shù)和過零點參數(shù)）,通過計算電網(wǎng)中各個無功有效值，判斷是否需要進行無功補償；若需要，即無功功率因數(shù)低于預(yù)設(shè)值時，先輸出相應(yīng)的切換信號至投切驅(qū)動電路，以控制投切開關(guān)閉合，將補償電容器投入到電網(wǎng)中，此為初次補償；之后再實時跟蹤計算電網(wǎng)的無功功率因數(shù)，并據(jù)此輸出相應(yīng)的控制指令（包含有無功功率因數(shù)）至靜止無功補償發(fā)生器中的主控制器，通知其進行無功補償；主控制器接收到控制指令后，輸出驅(qū)動信號至三相功率逆變電路，以控制三相功率逆變電路向電網(wǎng)吸收或發(fā)出無功電流；此為二次補償。進而，通過以上的控制補償方式，使得補償效果更理想。

優(yōu)選地，所述投切開關(guān)采用繼電器。

通過以上技術(shù)方案：只需要通過較小的直流電壓即可控制繼電器的觸點開關(guān)的閉合和斷開，將繼電器的觸點開關(guān)的兩端分別連接于電網(wǎng)和補償電容器上，即可實現(xiàn)對補償電容器的投切控制。

優(yōu)選地，所述投切驅(qū)動電路采用專用繼電器驅(qū)動IC。

通過以上技術(shù)方案：采用專用的繼電器驅(qū)動IC，使得電路的集成度更高，且功耗得以大幅度的降低。

優(yōu)選地，所述MCU集中控制器與投切驅(qū)動電路之前連接有光電耦合器。

通過以上技術(shù)方案：采用光電耦合器，使信號只能從MCU集中控制器到投切驅(qū)動電路，從而保證了MCU集中控制器的安全性和可靠性；

優(yōu)選地，還包括數(shù)據(jù)存儲電路，所述數(shù)據(jù)存儲電路與MCU集中控制器連接。

通過以上技術(shù)方案：數(shù)據(jù)存儲電路中的存儲芯片與MCU集中控制器進行數(shù)據(jù)通訊連接，在系統(tǒng)安裝時，人為的將系統(tǒng)中一些重要的參數(shù)輸入MCU集中控制器，MCU集中控制器將這些重要參數(shù)儲存在數(shù)據(jù)儲存芯片中，電路在之后的運行中都去讀取儲存芯片存儲的數(shù)據(jù)，避免在電路掉電或者停機再運行時，運行不正常甚至更為嚴(yán)重的電路故障出現(xiàn)。

優(yōu)選地，還包括溫濕度采樣電路，所述溫濕度采樣電路與MCU集中控制器連接，用于采集環(huán)境的溫度和濕度參數(shù)，并將采集數(shù)據(jù)傳輸至MCU集中控制器。

通過以上技術(shù)方案：能夠?qū)崿F(xiàn)對當(dāng)前環(huán)境信息的實時監(jiān)控功能。

優(yōu)選地，還包括投切檢測電路，所述投切檢測電路包括直流檢測電路、交流檢測電路和報警電路；其中，所述直流檢測電路連接于投切驅(qū)動電路的輸出端以檢測投切驅(qū)動電路的輸出電流，交流檢測電路連接于投切開關(guān)的一端以檢測流過投切開關(guān)的電流；所述報警電路連接于直流檢測電路和交流檢測電路，以根據(jù)兩者的檢測結(jié)果作出相應(yīng)的提示。

通過以上技術(shù)方案：能夠檢測投切開關(guān)是否損壞，并及時作出提示。

附圖說明

圖1為實施例中集中控制電路的模塊圖；

圖2為實施例中交流電壓測量電路、電壓過零檢測電路的電路圖；

圖3為實施例中交流電流測量電路、電流過零檢測電路的電路圖；

圖4為實施例中投切檢測電路的電路圖。

附圖標(biāo)記：100、靜止無功補償發(fā)生器；200、交流電壓測量電路；300、電壓過零檢測電路；400、交流電流測量電路；500、電流過零檢測電路的電路圖；600、投切檢測電路。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖，對本實用新型作進一步的詳細(xì)說明，但本實用新型的實施方式不僅限于此。

參照圖1，本實施例提供一種基于MCU的SVG與電容投切的集中控制電路，包括MCU集中控制器、靜止無功補償發(fā)生器100(其英文縮寫為SVG)、溫濕度采樣電路、數(shù)據(jù)存儲電路、光電耦合器、投切驅(qū)動電路、投切開關(guān)和補償電容器。

靜止無功補償發(fā)生器100包括主控制器以及與其連接的三相功率逆變電路、交流電壓測量電路200、交流電流測量電路400、過零信號檢測電路（包括電壓過零檢測電路300和電流過零檢測電路）和直流電壓測量電路。三相功率逆變電路由電容C1（可由多個單獨電容串聯(lián)構(gòu)成）供電，其輸出端與電網(wǎng)連接，輸入端與主控制器連接以接收驅(qū)動信號，驅(qū)動信號為PWM波信號，其作用于逆變電路中的開關(guān)管,例如晶閘管的柵極，以控制其開關(guān)，進而將上述電容C1輸出的直流電逆變?yōu)槟軌蜓a償電網(wǎng)的無功功率的補償電流，該補償電流的相位根據(jù)電網(wǎng)的無功功率的具體大小來計算。

交流電壓測量電路200、電壓過零檢測電路300如圖2所示，變壓器A15的一次側(cè)耦接于電網(wǎng)，二次側(cè)的一路耦接于由運算放大器U5D、U5C構(gòu)成的整流電路，進而變壓器A15的二次側(cè)的輸出電壓變?yōu)橹绷餍问降碾妷簷z測信號U_IN。變壓器A15的二次側(cè)的另一路耦接于由運算放大器U5A構(gòu)成的比較電路，當(dāng)電網(wǎng)的電壓由正半周過零到負(fù)半周時，運算放大器U5A的反相輸入端電壓高于同相輸入端，運算放大器U5A輸出高電平的過零檢測信號U0，當(dāng)電網(wǎng)的電壓由負(fù)半周過零到正半周時，運算放大器U5A的反相輸入端電壓低于同相輸入端，運算放大器U5A輸出低電平的過零檢測信號U0。

交流電流測量電路400、電流過零檢測電路如圖3所示，其檢測原理與交流電壓測量電路200、電壓過零檢測電路300的原理基本相同，因此不再贅述。

直流電壓測量電路用于檢測上述電容C1的輸出電壓，其測量原理是，在電容C1的輸出端設(shè)置分壓電路，即電容C1的輸出電壓經(jīng)過分壓后，輸入至主控制器。采用電容C1的輸出電壓是為了能夠使主控制器能夠更好地根據(jù)其輸出電壓輸出適合頻率的驅(qū)動信號，以達到精確控制補償電流的目的。

參照圖2，主控制器通過RS485通訊電路與MCU集中控制器連接，以將電壓參數(shù)、電流參數(shù)和過零點參數(shù)(包括電壓過零點和電流過零點)傳輸至MCU集中控制器；MCU集中控制器用于基于接收到的各個參數(shù)計算電網(wǎng)的功率因數(shù)（計算公式為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述），并判斷是否需要進行無功補償；若需要，即無功功率因數(shù)低于預(yù)設(shè)值時，先輸出相應(yīng)的切換信號至投切驅(qū)動電路(采用專用繼電器驅(qū)動IC)，以控制投切開關(guān)（采用繼電器）閉合，將補償電容器投入到電網(wǎng)中，此為初次補償；之后再實時跟蹤計算電網(wǎng)的無功功率因數(shù)，并據(jù)此輸出相應(yīng)的控制指令（包含有無功功率因數(shù)）至靜止無功補償發(fā)生器100中的主控制器，通知其進行無功補償；主控制器接收到控制指令后，輸出驅(qū)動信號至三相功率逆變電路，以控制三相功率逆變電路向電網(wǎng)吸收或發(fā)出無功電流；此為二次補償。

參照圖1、圖4，本實施例還包括投切檢測電路600，投切檢測電路600包括直流檢測電路、交流檢測電路和報警電路；其中，直流檢測電路連接于投切驅(qū)動電路的輸出端以檢測投切驅(qū)動電路的輸出電流，交流檢測電路連接于投切開關(guān)的一端以檢測流過投切開關(guān)的電流；本實施例中，所述的直流檢測電路、交流檢測電路均為常用的電壓或電流檢測電路，因此不再贅述；兩者輸出的信號均為0V或5V的電壓信號；報警電路包括非門電路N1、與門電路N2、電阻R26、三極管Q1以及蜂鳴器B1，連接關(guān)系如圖所示；當(dāng)直流檢測電路輸出5V信號，而交流檢測電路輸出0V信號時，表示投切開關(guān)損壞，此時三極管Q1導(dǎo)通，使得蜂鳴器B1通電報警。