一種變壓器組合調(diào)壓的無功補償裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電容式無功補償裝置，特別是一種變壓器組合調(diào)壓的無功補償裝置，屬于電氣技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]無功功率大多是用來產(chǎn)生用電設(shè)備所需要的磁場的，特別是電動機、變壓器等電感性設(shè)備。無功功率雖然不消耗電能的，但它要在電路中產(chǎn)生無功電流，無功電流同樣會增加電氣線路和變壓設(shè)備的負(fù)擔(dān)，降低電氣線路和變壓設(shè)備的利用率，增加電氣線路的發(fā)熱量。但是，如果沒有它，用電設(shè)備(特別是電動機、變壓器等電感性設(shè)備)又不能正常工作。通常是用電容器產(chǎn)生與電感電流方向相反的電流來抵消電感電流。這樣，既不影響電動機、變壓器等電感性設(shè)備產(chǎn)生磁場，又能消除或減少線路上的電感電流。只要在線路上接入的電容數(shù)量與負(fù)載的電感分量相匹配，產(chǎn)生的電容電流就能非常有效地消除或減少線路上的電感電流，也就是消除或減少負(fù)載向電網(wǎng)吸取的無功功率，從而減少電氣線路和變壓設(shè)備的負(fù)擔(dān)，提高電氣線路和變壓設(shè)備的利用率，降低電氣線路的發(fā)熱量。
[0003]很多電氣設(shè)備的無功功率比較大，需要對它進(jìn)行無功補償，補償后能提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，改善用電質(zhì)量。但是，對無功補償?shù)难a償原則是既不能少補，也不能補償過量。
[0004]目前的無功補償裝置，有電力電子式的，也有電容補償?shù)?，高頻電力電子式的無功補償裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性較低，并且容量不能做得很大。用電容器組進(jìn)行補償?shù)模螂娏﹄娙萜魍ǔＪ亲龀晒潭ㄖ档?，用投切裝置接入電容器，通常是用機械觸點或機械觸點加無觸點的，響應(yīng)速度較慢，對某些無功變化較快的無功補償效果不夠理想。
[0005]晶閘管在高電壓大電流的應(yīng)用中具有優(yōu)勢，然而，它承受過電壓、過電流的能力很差，并且晶閘管的熱容量很小，一旦發(fā)生過電流時，溫度急劇上升，可能將PN結(jié)燒壞，造成元件內(nèi)部短路或開路。晶閘管屬于半控型器件，其門極信號能控制元件的導(dǎo)通，但不能控制其關(guān)斷，雖然GTO的門極信號既能控制器件的導(dǎo)通，又能控制其關(guān)斷，但其控制電路復(fù)雜，同樣會降低系統(tǒng)的可靠性。對于普通的晶閘管，一經(jīng)觸發(fā)導(dǎo)通后，必須等到流過晶閘管的電流過零時自然關(guān)斷，因此，為了有效地控制晶閘管，就必須精準(zhǔn)地測量流過晶閘管的電流。只有對通過變壓器相關(guān)繞組的電流進(jìn)行非線性取樣，既提高瞬時小電流信號時的分辨率，又保證大電流信號時取樣元件上的電壓降較低，才能保證在寬廣的電流范圍內(nèi)系統(tǒng)具備優(yōu)良的性能。然而，目前對電流取樣的元件基本都是分流電阻、電流互感器或霍爾元件，大多是對電流進(jìn)行線性取樣，在小信號時分辨率低，難以滿足一些特殊應(yīng)用的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提出一種變壓器組合調(diào)壓的無功補償裝置，使用2只變壓器組合調(diào)壓，并與電容單元相結(jié)合，通過無觸點切換多抽頭變壓器的抽頭及投切不同容量的電容器，可以做到對無功功率的快速補償。
[0007]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:一種變壓器組合調(diào)壓的無功補償裝置，其特征在于，包括:多抽頭變壓器[I]、降壓單元[2]、調(diào)壓單元[3]、雙繞組變壓器[4]、第I檢測單元[5]、第2檢測單元[6]、第3檢測單元[7]、開關(guān)單元[8]、智能單元[9]、電容投切單元[10]、電容單元
[11];
多抽頭變壓器[I]與開關(guān)單元[8]構(gòu)成電氣連接，與降壓單元[2]構(gòu)成電磁耦合；
第I檢測單元[5]與雙繞組變壓器[4]、開關(guān)單元[8]、智能單元[9]構(gòu)成電氣連接；
調(diào)壓單元[3]與雙繞組變壓器[4]構(gòu)成電磁耦合，與降壓單元[2]、第2檢測單元[6]構(gòu)成電氣連接；
電容投切單元[10]與第2檢測單元[6]、電容單元[11]構(gòu)成電氣連接；
智能單元[9]與第I檢測單元[5]、第2檢測單元[6]、第3檢測單元[7]、開關(guān)單元[8]構(gòu)成電氣連接；
第3檢測單元[7]與智能單元[9]及電源輸入、電源輸出構(gòu)成電氣連接。
[0008]所述的多抽頭變壓器Tl的次級繞組W6(即降壓單元[2])與雙繞組變壓器T2的次級繞組(即調(diào)壓單元[3])串聯(lián)連接，與第2檢測單元[6](即CY2)構(gòu)成電氣連接；
多抽頭變壓器Tl的次級繞組W6的同名端與初級繞組Wl的同名端相連接，繞組W6串聯(lián)接入電源后的輸出電壓低于電源輸入電壓Ui，在此種連接方式下，繞組Wl即為降壓單元[2]。
[0009]所述的開關(guān)單元[8]由多只雙向晶閘管SI?S8及快速熔斷器Fl?F8構(gòu)成，每只雙向晶閘管串聯(lián)I只快速熔斷器；
雙向晶閘管31、52、57、58的第一陽極連接在一起，與第1檢測單元0￥1[5]及變壓器12的初級繞組構(gòu)成電氣連接;雙向晶閘管S1、S2、S7、S8的第二陽極分別經(jīng)快速熔斷器Fl、F2、F7、F8連接至多抽頭變壓器Tl的Wl繞組兩端及W5繞組兩端；
雙向晶閘管S3、S4、S5、S6的第一陽極連接在一起，與第I檢測單元CY1[5]及變壓器T2的初級繞組構(gòu)成電氣連接;雙向晶閘管S3、S4、S5、S6的第二陽極分別經(jīng)快速熔斷器F3、F4、F5、F6連接至多抽頭變壓器Tl的4個中間抽頭；
雙向晶閘管SI?S8的控制極與智能單元ZN1[9]構(gòu)成電氣連接，SI?S8的觸發(fā)信號受智能單元ZNl [9]控制。
[0010]所述的電容投切單元[10]含有多只雙向晶閘管S9?S12及快速熔斷器F9?F12，各雙向晶閘管的第一陽極連接在一起，與第2檢測單元[6]構(gòu)成電氣連接;每一雙向晶閘管的第二陽極各串聯(lián)I只快速熔斷器，然后分別與電容單元[11]中不同容量的電容器相連接；
雙向晶閘管S9?S12的控制極與智能單元ZN1[9]構(gòu)成電氣連接，S9?S12的觸發(fā)信號受智能單元ZNl [9]控制。
[0011]所述的電容單元[11]含有多組電容器，分別與電容投切單元[10]的相應(yīng)雙向晶閘管支路的快速熔斷器相連接;每一雙向晶閘管支路對應(yīng)連接I組電容器，各組電容器的容量按二進(jìn)制的規(guī)律配置。
[0012]所述的智能單元[9]中包括微控制器電路、信號調(diào)理電路及雙向晶閘管SI?S12的驅(qū)動電路。
[0013]所述的第I檢測單元[5]包括非線性組件[21]、補償元件[22]、電壓采樣元件[23]、信號處理單元[24];
信號處理單元[24]與非線性組件[21]、補償元件[22]、電壓采樣元件[23]、智能單元[9]構(gòu)成電氣連接； 非線性組件[21]與補償元件[22]并聯(lián)連接，并與信號處理單元[24]構(gòu)成電氣連接，為信號處理單元[24]提供雙繞組變壓器T2的輸入電流零點檢測信號；
電壓采樣元件[23]與信號處理單元[24]構(gòu)成電氣連接，為信號處理單元[24]提供雙繞組變壓器T2的輸入電壓大小及零點檢測信號。
[0014]所述的第I檢測單元[5]中的非線性組件[21]包括電阻R21、R22及NPN型功率三極管V21、V22;
三極管V21的基極經(jīng)電阻R21與三極管V21的集電極及三極管V22的發(fā)射極相連接;三極管V22的基極經(jīng)電阻R22與三極管V22的集電極及三極管V21的發(fā)射極相連接;作為補償元件[22]的電阻R23與非線性組件[21]并聯(lián)連接，并與信號處理單元[24]構(gòu)成電氣連接。
[0015]工作原理是:智能單元[9]通過檢測負(fù)載的感性無功分量，計算需要補償?shù)臒o功分量，由于電容器的無功容量與電容器電壓的平方成正比:
Q = 2JifCU2
式中Q是電容器的無功功率，f是電源的頻率，C是電容器的容量，U是電容器的工作電壓。
[0016]因此可根據(jù)負(fù)載的感性無功分量的大小，由智能單元確定需要補償?shù)臒o功分量大小，并自動計算出所需的電容容量以及加在電容器上的電壓，對負(fù)載進(jìn)行多級的、快速的無功補償。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點及效果是能夠?qū)ω?fù)載進(jìn)行快速的無功補償，并且結(jié)構(gòu)簡單，壽命長，成本較低。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的原理方框圖。
[0019I圖2是本發(fā)明實施例的原理示意圖。
[0020]圖3是本發(fā)明第I檢測單元的原理方框圖。
[0021 ]圖4是本發(fā)明實施例的第I檢測單元的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實施例。
[0023]請參看圖1，一種變壓器組合調(diào)壓的無功補償裝置，包括:多抽頭變壓器[I]、降壓單元[2]、調(diào)壓單元[3]、雙繞組變壓器[4]、第I檢測單元[5]、第2檢測單元[6]、第3檢測單元
[7]、開關(guān)單元[8]、智能單元[9]、電容投切單元[10]、電容單元[11];多抽頭變壓器[I]與開關(guān)單元[8]構(gòu)成電氣連接，與降壓單元[2]構(gòu)成電磁耦合;第I檢測單元[5]與雙繞組變壓器
[4]、開關(guān)單元[8]、智能單元[9]構(gòu)成電氣連接;調(diào)壓單元[3]與雙繞組變壓器[4]構(gòu)成電磁耦合，與降壓單元[2]、第2檢測單元[6]構(gòu)成電氣連接;電容投切單元[10]與第2檢測單元
[6]、電容單元[11]構(gòu)成電氣連接;智能單元[9]與第I檢測單元[5]、第2檢測單元[6]、第3檢測單元[7]、開關(guān)單元[8]構(gòu)成電氣連接;第3檢測單元[7]與智能單元[9]及電源輸入、電源輸出構(gòu)成電氣連接。
[0024]請進(jìn)一步參看圖2，多抽頭變壓器Tl的次級繞組W6(即降壓單元[2])與雙繞組變壓器T2的次級繞組(即調(diào)壓單元[3])串聯(lián)連接，與第2檢測單元[6](即CY2)構(gòu)成電氣連接;多抽頭變壓器Tl的次級繞組W6的同名端與初級繞組Wl的同名端相連接，繞組W6串聯(lián)接入電源后的輸出電壓低于電源輸入電壓Ui，在此種連接方式下，繞組Wl即為降壓單元[2]。
[0025]開關(guān)單元[8]由多只雙向晶閘管SI?S8及快速熔斷器Fl?F8構(gòu)成，每只雙向晶閘管串