專利名稱：節(jié)能型電容補(bǔ)償投切控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種能夠自動(dòng)投切電容器的節(jié)能型電容補(bǔ)償投切控制器。
背景技術(shù)：
在工業(yè)、企業(yè)供電系統(tǒng)中，由于絕大多數(shù)用電設(shè)備均屬于感性負(fù)載， 這些用電設(shè)備在運(yùn)行時(shí)除了從供電系統(tǒng)取用有功功率外，還取用相當(dāng)數(shù)量 的無(wú)功功率。有些生產(chǎn)設(shè)備(如軋機(jī)，電弧爐等)在生產(chǎn)過(guò)程中還經(jīng)常出
現(xiàn)無(wú)功沖擊負(fù)荷，這種沖擊負(fù)荷比正常取用的無(wú)功功率可能增大5 ~ 6倍。 從電路理論知道，無(wú)功功率的增大使供電系統(tǒng)的功率因數(shù)降低。功率因數(shù) 的降低將致使電網(wǎng)回路中功率損耗增大；電網(wǎng)回路中電壓損失增大；供 電設(shè)備的供電能力下降，電能成本增高。中華人民共和國(guó)為了獎(jiǎng)勵(lì)企業(yè)提 高功率因數(shù)，在按兩部電價(jià)制收電費(fèi)時(shí)，規(guī)定了依照企業(yè)功率因數(shù)的高低 而調(diào)整所收電費(fèi)額的附加獎(jiǎng)懲制度。按照這個(gè)制度，對(duì)月平均功率因數(shù)高 于規(guī)定值的企業(yè)，可以按超過(guò)的多少相應(yīng)地減收電費(fèi)，而當(dāng)功率因數(shù)低于 規(guī)定值時(shí)，則增收電費(fèi)。在《全國(guó)供用電規(guī)則》中明確規(guī)定，功率因數(shù)低 于0. 7時(shí)，電業(yè)局可不予供電，因而企業(yè)無(wú)論從節(jié)約電費(fèi)、提高供電質(zhì)量 還是從提高供電設(shè)備的供電能力出發(fā)，都必須考慮補(bǔ)償無(wú)功功率的措施， 而無(wú)功功率的補(bǔ)償通常采用在電網(wǎng)中并聯(lián)電容器的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
而實(shí)際電網(wǎng)中負(fù)載是在不斷變化的，功率因數(shù)也隨時(shí)在變化，為了適 應(yīng)電網(wǎng)變化的功率因數(shù)，就要求采用多組電容器分組投切，以達(dá)到對(duì)電網(wǎng) 功率因數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)哪康?，而通常電容器的投切主要采用可控硅投切或采用交流接觸器投切，電容器投切時(shí)由于涌流較大，雖然可以在過(guò)零點(diǎn) 投切，但可控硅需要較大的散熱面積，體積較大，而采用交流接觸器投切 時(shí)體積較小，但不能保證在過(guò)零點(diǎn)投切，觸點(diǎn)容易燒結(jié)，交流接觸器需要
一直供電，造成能源浪費(fèi)，同時(shí)現(xiàn)有的電容補(bǔ)償控制器沒(méi)有預(yù)留485接口 和電容器溫度測(cè)量電路，不能對(duì)投切的電容器進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)，造成補(bǔ) 償拒電容器由于溫度過(guò)高而損害。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可以在過(guò)零點(diǎn)投切電容 器，達(dá)到開(kāi)關(guān)投切時(shí)無(wú)涌流，觸點(diǎn)不燒結(jié)、體積小、能耗小、不引入暫態(tài) 和諧波，并可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電容器的溫度。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了 一種節(jié)能型電容補(bǔ)償投切控 制器，包括控制輸入電路、工作狀態(tài)指示電路、485接口電路、溫度檢測(cè)電 路、微處理器電路、可控硅驅(qū)動(dòng)電路、繼電器驅(qū)動(dòng)電路、可控硅、繼電器、 過(guò)零點(diǎn)采集電路和穩(wěn)壓電源電路。
控制輸入電路的輸出端與微處理電路的I/O 口連接，工作狀態(tài)指示電 路的輸入端與微處理電路的I/O 口連接；溫度^r測(cè)電路的信號(hào)輸出端與微 處理電路的A/D 口連接；485接口電路與微處理電路的串口連接；可控硅驅(qū) 動(dòng)電路的輸入端與微處理電路的I/O 口連接，可控硅驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與 可控珪的觸發(fā)端連接；繼電器驅(qū)動(dòng)電路的輸入端與微處理電路的I/O 口連 接，繼電器驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與繼電器的線圏一端連接，繼電器的線圈另 一端接電源的正極性端；可控硅的輸入和輸出端和繼電器的兩個(gè)觸點(diǎn)端并 聯(lián)后連接到過(guò)零點(diǎn)采集電路的輸入端，過(guò)零點(diǎn)采集電路的輸出端與微處理 電路的I/O 口連接；穩(wěn)壓電源電路分別與微處理電路和繼電器驅(qū)動(dòng)電路連接，為其提供電源。繼電器采用磁保持繼電器?？煽毓栩?qū)動(dòng)電路采用脈沖 變壓器驅(qū)動(dòng)。過(guò)零點(diǎn)釆集電路采用光電耦合器件實(shí)現(xiàn)交流電壓過(guò)零點(diǎn)的采集。
過(guò)零點(diǎn)采集電路通過(guò)光耦電路將開(kāi)關(guān)兩端的正弦波信號(hào)轉(zhuǎn)化成方波信 號(hào)，送到微處理器電路進(jìn)行過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)，以便在控制器接收到開(kāi)關(guān)閉合控 制命令在過(guò)零點(diǎn)閉合，光耦隔離電路還具有強(qiáng)電和弱電隔離的作用，該電 路還具有缺相信息的檢測(cè)，當(dāng)該路開(kāi)關(guān)缺相時(shí)此時(shí)該路沒(méi)有信號(hào)送出，所 以可以根據(jù)是否有信號(hào)送出來(lái)判斷該路是否為缺相?？煽毓枳枞荼Ｗo(hù)電路 并聯(lián)在雙向可控硅的兩端用于保護(hù)可控硅，同時(shí)又作為對(duì)開(kāi)關(guān)交流電壓波 形信號(hào)的采集作用，可控硅主要起到輔助作用，由于可控硅響應(yīng)速度快， 而繼電器響應(yīng)速度慢，所以開(kāi)關(guān)閉合時(shí)先閉合可控硅然后在幾十毫秒或幾 秒種內(nèi)再將繼電器閉合，這樣可以保證開(kāi)關(guān)在過(guò)零點(diǎn)投切，開(kāi)關(guān)閉合后可 控硅兩端電壓為零此時(shí)可控硅自動(dòng)關(guān)斷。
本實(shí)用新型具有積極的效果(1)本實(shí)用新型的節(jié)能型電容補(bǔ)償投切控 制器中，繼電器選用磁保持繼電器，采用可控硅與繼電器并聯(lián)，閉合時(shí)先 閉合可控硅，然后再閉合繼電器，控制器能夠自動(dòng)跟蹤零點(diǎn)，這樣可以保 證在過(guò)零點(diǎn)投切開(kāi)關(guān)，過(guò)零點(diǎn)投切開(kāi)關(guān)不會(huì)產(chǎn)生暫態(tài)和諧波，觸點(diǎn)不會(huì)燒 結(jié)，由于磁保持繼電器工作后不需要維持電壓，所以采用磁保持繼電器又 具有節(jié)能的目的。(2)本實(shí)用新型的節(jié)能型電容補(bǔ)償投切控制器具有電容 器表面溫度的測(cè)量功能，電容器超溫時(shí)進(jìn)行報(bào)警，或超溫時(shí)將電容器從線 路上切除，以延長(zhǎng)電容器使用壽命。
圖1為實(shí)施例1的總體結(jié)構(gòu)圖。圖2為實(shí)施例1的電容才殳切控制原理圖。
具體實(shí)施方式
見(jiàn)圖1和圖2所示，本實(shí)施例的節(jié)能型電容補(bǔ)償投切控制器，包括控 制輸入電路、工作狀態(tài)指示電路、485接口電路、溫度檢測(cè)電路、微處理器 電路、可控硅驅(qū)動(dòng)電路、繼電器驅(qū)動(dòng)電路、可控硅、繼電器、過(guò)零點(diǎn)采集 電路和穩(wěn)壓電源電路。
圖2中的可控硅觸發(fā)電路采用脈沖變壓器T來(lái)實(shí)現(xiàn)，來(lái)自振蕩電路的 IN頻率信號(hào)通過(guò)脈沖變壓器T產(chǎn)生脈沖信號(hào)對(duì)雙向可控硅電路進(jìn)行控制， 圖2中的Dl為雙向可控硅，繼電器驅(qū)動(dòng)電路主要用于對(duì)繼電器進(jìn)行控制， 圖2中K0為繼電器，圖2中的Rl和C1為可控硅的阻容保護(hù)電路，其并聯(lián) 在雙向可控硅D1的兩端，用于保護(hù)可控硅，同時(shí)又作為對(duì)開(kāi)關(guān)交流電壓波 形信號(hào)的采集作用，可控硅和繼電器并聯(lián)在一起，可控硅主要起到輔助作 用，由于可控硅響應(yīng)速度快，而繼電器響應(yīng)速度慢，所以開(kāi)關(guān)閉合時(shí)先閉 合可控硅然后在幾十毫秒或幾秒種內(nèi)再將繼電器閉合，這樣可以保證開(kāi)關(guān) 在過(guò)零點(diǎn)投切，開(kāi)關(guān)閉合后可控硅兩端電壓為零，此時(shí)可控硅自動(dòng)關(guān)斷。 圖2中IC1為過(guò)零點(diǎn)采集用的光耦器件，其主要原理是將正弦波信號(hào)轉(zhuǎn)化 成方波信號(hào)送到單片機(jī)，同時(shí)光耦器件又起到隔離作用。穩(wěn)壓電源電路主 要給控制器提供電源。工作狀態(tài)指示電路用于指示電路的工作狀態(tài)，采用 發(fā)光二極管。控制輸入電路由光電隔離電路組成主要用于接收來(lái)自外部控 制命令，當(dāng)需要開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)(閉合或斷開(kāi))，外部電路向控制器發(fā)出脈沖信 號(hào)，通過(guò)光電隔離送到微處理器電路，對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，圖2中的R0、 R2、 R3均為限流電阻，圖2中的D2為整流二^l管，圖2中的CO為外接補(bǔ)償電 容，圖2中的E3、 E4為接電源的兩個(gè)接線端子，圖2中的L為光耦波形轉(zhuǎn)
6換的直流電源。
溫度采集電路中溫度的采集可以釆用數(shù)字式溫度傳感器AD590、 LM92， 也可以采用熱敏電阻(例如IOKQ、 35KQ )完成，本實(shí)施例中采用10KQ 熱敏電阻。
微處理器電路選用PIC、 NSP430、 51或AVR系列等，本實(shí)施例中釆用 AVR系列ATMEGA16單片機(jī)。
穩(wěn)壓電源電路由降壓電路、整流電路、穩(wěn)壓電路和濾波電路組成，本 實(shí)施例中的降壓電路采用小功率變壓器降壓，變比為380VAC/12VAC;整 流電路采用整流橋；穩(wěn)壓電路采用三端穩(wěn)壓模塊，本實(shí)施例中采用LM7805; 濾波電路采用電容濾波。
可控硅選用雙向可控硅，本實(shí)施例中采用BAT40雙向可控硅。
權(quán)利要求1、節(jié)能型電容補(bǔ)償投切控制器，其特征在于，包括控制輸入電路(1)、工作狀態(tài)指示電路(2)、485接口電路(3)、溫度檢測(cè)電路(4)、微處理器電路(5)、可控硅驅(qū)動(dòng)電路(6)、繼電器驅(qū)動(dòng)電路(7)、可控硅(8)、繼電器(9)、過(guò)零點(diǎn)采集電路(10)和穩(wěn)壓電源電路(11)；控制輸入電路(1)的輸出端與微處理器電路(5)的I/O口連接，工作狀態(tài)指示電路(2)的輸入端與微處理器電路(5)的I/O口連接；溫度檢測(cè)電路(4)的信號(hào)輸出端與微處理器電路(5)的A/D口連接；485接口電路(3)與微處理器電路(5)的串口連接；可控硅驅(qū)動(dòng)電路(6)的輸入端與微處理器電路(5)的I/O口連接，可控硅驅(qū)動(dòng)電路(6)的輸出端與可控硅(8)的觸發(fā)端連接；繼電器驅(qū)動(dòng)電路(7)的輸入端與微處理器電路(5)的I/O口連接，繼電器驅(qū)動(dòng)電路(7)的輸出端與繼電器(9)的線圈一端連接，繼電器(9)的線圈另一端接電源的正極性端；可控硅(8)的輸入和輸出端和繼電器(9)的兩個(gè)觸點(diǎn)端并聯(lián)后連接到過(guò)零點(diǎn)采集電路(10)的輸入端，過(guò)零點(diǎn)采集電路(10)的輸出端與微處理器電路(5)的I/O口連接；穩(wěn)壓電源電路(11)分別與微處理器電路(5)和繼電器驅(qū)動(dòng)電路(7)連接，為其提供電源。
2、 如權(quán)利要求l所述的節(jié)能型電容補(bǔ)償投切控制器，其特征在于，繼 電器(9)采用^茲保持繼電器。
3、 如權(quán)利要求l所述的節(jié)能型電容補(bǔ)償投切控制器，其特征在于，可 控硅驅(qū)動(dòng)電路(6)采用脈沖變壓器驅(qū)動(dòng)。
4、 如權(quán)利要求l所述的節(jié)能型電容補(bǔ)償投切控制器，其特征在于，過(guò) 零點(diǎn)采集電路(10)采用光電耦合器件實(shí)現(xiàn)交流電壓過(guò)零點(diǎn)的采集。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種節(jié)能型電容補(bǔ)償投切控制器，包括控制輸入電路、工作狀態(tài)指示電路、485接口電路、溫度檢測(cè)電路、微處理器電路、可控硅驅(qū)動(dòng)電路、繼電器驅(qū)動(dòng)電路、可控硅、繼電器、過(guò)零點(diǎn)采集電路和穩(wěn)壓電源電路，可控硅與繼電器并聯(lián)連接，繼電器采用磁保持繼電器，投切時(shí)首先通過(guò)過(guò)零點(diǎn)采集電路檢測(cè)交流電壓的過(guò)零點(diǎn)，然后在電壓過(guò)零瞬間將可控硅先過(guò)零觸發(fā)，再將磁保持繼電器延時(shí)吸合導(dǎo)通，而切出時(shí)是先將磁保持繼電器斷開(kāi)，可控硅延時(shí)過(guò)零斷開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)電流過(guò)零切除，由于采用磁保持繼電器，繼電器的狀態(tài)可以保持，不需再提供工作電源具有節(jié)能的特點(diǎn)，同時(shí)利用溫度檢測(cè)電路實(shí)時(shí)檢測(cè)電容器的表面溫度，當(dāng)溫度超限時(shí)進(jìn)行報(bào)警，以達(dá)到延長(zhǎng)電容器使用壽命的作用，同時(shí)留有485接口電路可以遠(yuǎn)程控制。
文檔編號(hào)H02J3/18GK201294387SQ20082021544
公開(kāi)日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者張金波, 薛興華 申請(qǐng)人:常州帕威爾測(cè)控技術(shù)有限公司