專利名稱：帶濾波功能的低壓無功動態(tài)分相補償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及濾波及低壓無功動態(tài)補償裝置，具體地說涉及一種帶濾波功能的低壓無功動態(tài)分相補償裝置，適用于快速響應(yīng)沖擊型負荷、三相非平衡負載電網(wǎng)。
背景技術(shù)：
目前電網(wǎng)低壓無功補償電容柜，其動態(tài)響應(yīng)差、投切精度低、投切涌流大且易振蕩，通訊功能不完善，無法滿足沖擊型負荷、三相非平衡負載電網(wǎng)的需求，尤其是電焊系統(tǒng)三相非平衡負載電網(wǎng)的快速就地補償和局域電網(wǎng)的群控補償?shù)男枨蟆?br>
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是要提供一種針對快速響應(yīng)系統(tǒng)及三相非平衡負載電網(wǎng)的帶濾波功能的低壓無功動態(tài)分相補償裝置，根據(jù)電網(wǎng)負載的變化和電焊系統(tǒng)的工藝要求，實現(xiàn)對電焊系統(tǒng)電網(wǎng)的快速就地補償和局域電網(wǎng)的群控補償，并能吸收系統(tǒng)諧波。
為達到本實用新型的目的采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)一種帶濾波功能的低壓無功動態(tài)分相補償裝置由三相電流互感器CT、三相電壓互感器VT、控制器1、可控硅投切電容電抗器組2、濾波器3組成，電流互感器CT和電壓互感器VT的二次線圈與控制器1的輸入端相連，而它們的一次線圈則接在電網(wǎng)母線上，可控硅投切電容電抗器組2由若干可控硅電容電抗器支路5并聯(lián)而成，濾波器3由若干濾波支路6并聯(lián)而成，其特征在于所述的可控硅電容電抗器支路5由熔斷絲FUA、可控硅交流開關(guān)4和電容器CA及電抗器LA串聯(lián)而成，而可控硅交流開關(guān)4是由二極管和單向可控硅反向并聯(lián)而成；所述的濾波支路6由控制開關(guān)KL、濾波電感LX和濾波電容CX串聯(lián)而成；可控硅投切電容電抗器組2與濾波器3相并聯(lián)，若干可控硅交流開關(guān)4兩控制極與控制器1的兩組輸出端Gi、Ki相連，若干濾波支路6中控制開關(guān)KL的控制觸頭與控制器1的另一組輸出端Li相連；電網(wǎng)母線經(jīng)一變壓器T與控制器1的另一同步輸入端RS相連；所述的控制器1由信號調(diào)理電路板7、主控電路板8及觸發(fā)驅(qū)動陣列9組成，觸發(fā)驅(qū)動陣列9由若干觸發(fā)驅(qū)動電路板10組成，信號調(diào)理電路板7輸出端SD連至主控制電路板8的輸入端，主控制電路板8的一組輸出端為Li，另一個輸出端為通訊接口RJ，與通訊網(wǎng)絡(luò)連接，另有三個選通控制信號端X0、X1、X2接信號調(diào)理電路板7的控制輸入端，主控制電路板8還有三組輸出端Ai、Bi、Ci接觸發(fā)驅(qū)動陣列9的輸入端，觸發(fā)驅(qū)動陣列9的另一輸入端為同步輸入信號RS，觸發(fā)驅(qū)動陣列9有兩組輸出端Gi及Ki。
采用本技術(shù)方案，功率因素可提高到0.9以上，可靠性高，免維護，投切速度快，動態(tài)響應(yīng)時間小于20ms，能根據(jù)電網(wǎng)負載的變化和電焊系統(tǒng)的工藝要求，實現(xiàn)對電網(wǎng)的快速就地分相補償和局域電網(wǎng)的群控補償，有效抑制系統(tǒng)諧波，降低網(wǎng)損，高效節(jié)能，增加變壓器帶載容量，自動化程度高。
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細說明。


圖1是本實用新型在線運行電路原理示意圖；圖2是控制器1電路原理框圖；圖3是信號調(diào)理電路板7電路原理圖；圖4是主控電路板8電路原理圖；圖5是觸發(fā)驅(qū)動陣列9電路原理框圖；圖6是觸發(fā)驅(qū)動電路板10電路原理圖。
具體實施方式
圖1是本實用新型在線運行單相電路原理示意圖，本實用新型最佳實施例是每相的可控硅投切電容電抗器組2采用10個按一定編碼(如4321編碼)組成的不同容量的可控硅電容電抗器支路5并聯(lián)而成，系統(tǒng)根據(jù)需要控制可控硅的通斷，投切相應(yīng)容量的電容器。濾波器3由4個不同的濾波支路6并聯(lián)而成，主控制器1控制濾波器3的一組輸出端Li有4個，編碼為L4、L3、L2、L1，系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)中的諧波分析，控制接通相應(yīng)的濾波支路，以抑制相應(yīng)的諧波成分。相應(yīng)的，在圖5中，觸發(fā)驅(qū)動陣列9內(nèi)每相有10個觸發(fā)驅(qū)動電路板10，在圖4中的主控制電路板8送到觸發(fā)驅(qū)動陣列9的三組輸出端Ai、Bi、Ci一共有12個，編碼為A4、A3、A2、A1、B4、B3、B2、B1、C4、C3、C2、C1，按4321編碼分別組合成不同的電容容量。
圖3中，信號調(diào)理電路板7由模擬開關(guān)U1及兩級運放U2組成，模擬開關(guān)U1的六個模擬輸入口接三個電流信號和三個電壓信號，模擬開關(guān)U1的三個控制口A、B、C接單片機U3產(chǎn)生的三個選通控制信號X0、X1及X2，分時選通三個電流信號和三個電壓信號，將六路取樣信號合成一路信號；兩級運放U2由兩個放大器U2A及U2B、一個穩(wěn)壓管ZE1、7個電阻R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16及兩個電容C2、C3組成，模擬開關(guān)的輸出經(jīng)兩級運放后變換為0～+5V的A/D采樣信號即為取樣信號調(diào)理電路板7的輸出信號SD。
圖4中，主控電路板8包括16位單片機U3、鎖存器U4、譯碼器U5、程序存儲器U6，I/O擴展電路U7，兩個緩沖器U8及U9、I/O隔離及驅(qū)動電路11，鍵盤及顯示接口電路12，看門狗復(fù)位電路U10和通訊接口電路U11(RS485)等電路組成，I/O隔離及驅(qū)動電路11由4個光耦U12、U13、U14、U15及2個驅(qū)動陣列U16及U17組成，鍵盤及顯示接口電路12由鍵盤顯示芯片U18、2個譯碼器U19及U20、2個驅(qū)動芯片U21及U22組成，取樣信號調(diào)理電路板7的輸出信號SD進入單片機U3的A/D輸入口ACHO，單片機U3根據(jù)相應(yīng)無功補償閉環(huán)控制算法、諧波抑制原理進行計算、分析、處理，選擇最優(yōu)控制策略，由單片機U3輸出控制信號，經(jīng)鎖存器U4、I/O擴展電路U7，緩沖器U8及U9，再經(jīng)I/O隔離及驅(qū)動電路11，I/O隔離及驅(qū)動電路11的輸出即是Ai、Bi、Ci及Li信號一共16個；通訊接口電路U11(RS485)通過RJ與通訊網(wǎng)絡(luò)連接，根據(jù)需求實現(xiàn)局域電網(wǎng)群控，或通過與PC機連接實現(xiàn)對現(xiàn)場運行參數(shù)的實時監(jiān)控。
圖5中，觸發(fā)驅(qū)動陣列9由若干觸發(fā)驅(qū)動電路板10組成，若干觸發(fā)驅(qū)動電路板10分為三組既三相的觸發(fā)驅(qū)動電路陣列，每個觸發(fā)驅(qū)動電路板10驅(qū)動一個可控硅。
圖6是觸發(fā)驅(qū)動電路板10，由移相觸發(fā)脈沖產(chǎn)生器U23產(chǎn)生過零檢測信號，經(jīng)主控電路板8的輸出信號(Ai、Bi、Ci)選通，產(chǎn)生移相脈沖(可調(diào)整相位)，經(jīng)三極管N1驅(qū)動放大并經(jīng)脈沖變壓器T1隔離，最后產(chǎn)生觸發(fā)脈沖Gi、Ki，驅(qū)動可控硅導(dǎo)通，RC回路起濾波作用。
本實用新型將配電系統(tǒng)的瞬時工作電壓、電流經(jīng)信號調(diào)理，進行A/D采樣數(shù)字化處理后，CPU根據(jù)相應(yīng)無功補償閉環(huán)控制算法、諧波抑制原理進行計算，結(jié)合點焊工藝流程和特點進行分析、處理，選擇最優(yōu)控制策略，分別輸出相應(yīng)控制信號，送給觸發(fā)驅(qū)動電路以控制相應(yīng)可控硅導(dǎo)通或關(guān)斷，使補償電容快速投入或切除，達到及時、準(zhǔn)確補償無功的作用，同時控制信號亦送給濾波器抑制系統(tǒng)的諧波，從而進一步改善電網(wǎng)的質(zhì)量，降低能耗，提高焊接質(zhì)量。
權(quán)利要求1.一種帶濾波功能的低壓無功動態(tài)分相補償裝置，由三相電流互感器CT、三相電壓互感器VT、控制器(1)、可控硅投切電容電抗器組(2)、濾波器(3)組成，電流互感器CT和電壓互感器VT的二次線圈與控制器(1)的輸入端相連，而它們的一次線圈則接在電網(wǎng)母線上，可控硅投切電容電抗器組(2)由若干可控硅電容電抗器支路(5)并聯(lián)而成，濾波器(3)由若干濾波支路(6)并聯(lián)而成，其特征在于所述的可控硅電容電抗器支路(5)由熔斷絲FUA、可控硅交流開關(guān)(4)和電容器CA及電抗器LA串聯(lián)而成，而可控硅交流開關(guān)(4)是由二極管和單向可控硅反向并聯(lián)而成；所述的濾波支路(6)由控制開關(guān)KL、濾波電感LX和濾波電容CX串聯(lián)而成；可控硅投切電容電抗器組(2)與濾波器(3)相并聯(lián)，若干可控硅交流開關(guān)(4)兩控制極與控制器(1)的兩組輸出端Gi、ki相連，若干濾波支路(6)中控制開關(guān)KL的控制觸頭與控制器(1)的另一組輸出端Li相連；電網(wǎng)母線經(jīng)一變壓器T與控制器(1)的另一同步輸入端RS相連；所述的控制器(1)由信號調(diào)理電路板(7)、主控電路板(8)及觸發(fā)驅(qū)動陣列(9)組成，觸發(fā)驅(qū)動陣列(9)由若干觸發(fā)驅(qū)動電路板(10)組成，信號調(diào)理電路板(7)輸出端SD連至主控制電路板(8)的輸入端，主控制電路板(8)的一組輸出端為Li，另一個輸出端為通訊接口RJ，與通訊網(wǎng)絡(luò)連接，另有三個選通控制信號端X0、X1、X2接信號調(diào)理電路板(7)的控制輸入端，主控制電路板(8)還有三組輸出端Ai、Bi、Ci接觸發(fā)驅(qū)動陣列(9)的輸入端，觸發(fā)驅(qū)動陣列(9)的另一輸入端為同步輸入端RS，觸發(fā)驅(qū)動陣列(9)有兩組輸出端Gi及Ki。
專利摘要一種帶濾波功能的低壓無功動態(tài)分相補償裝置，適用于快速響應(yīng)沖擊型負荷、三相非平衡電網(wǎng)，由三相電流互感器、三相電壓互感器、控制器、可控硅投切電容電抗器組、濾波器組成，所述的控制器由信號調(diào)理電路板、主控電路板及觸發(fā)驅(qū)動陣列組成。采用本技術(shù)方案，功率因素可提高到0.9以上，可靠性高，免維護，投切速度快，動態(tài)響應(yīng)時間小于20ms，能根據(jù)電網(wǎng)負載的變化和電焊系統(tǒng)的工藝要求，實現(xiàn)對電網(wǎng)的快速就地分相補償和局域電網(wǎng)的群控補償，有效抑制系統(tǒng)諧波，降低網(wǎng)損，高效節(jié)能，增加變壓器帶載容量，自動化程度高。
文檔編號H02J3/01GK2666011SQ20032011565
公開日2004年12月22日 申請日期2003年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月28日
發(fā)明者李宏斌, 周建民, 曹少波 申請人:武漢江北開關(guān)有限責(zé)任公司