專利名稱：智能三相節(jié)電保護(hù)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于節(jié)電保護(hù)設(shè)備領(lǐng)域，尤其是一種智能三相節(jié)電保護(hù)控制器。

背景技術(shù)：
現(xiàn)有用電系統(tǒng)中均存在著電力垃圾和過剩能耗問題，不僅造成了電能資源的浪費(fèi)，甚至?xí)?dǎo)致用電設(shè)備的損壞。用電系統(tǒng)中的電力垃圾主要包括瞬變、浪涌、諧波等，這些電力垃圾將使用電系統(tǒng)的用電效率嚴(yán)重下降，并對用電設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的沖擊破壞作用；過剩能耗主要體現(xiàn)用電系統(tǒng)中的供電電壓高于用電設(shè)備的額定電壓，一方面造成電力資源的浪費(fèi)，另一方面對用電設(shè)備產(chǎn)生不良影響，降低設(shè)備的使用壽命。因此，無論是過剩能耗還是電力垃圾都是將用電系統(tǒng)中不需要的電能轉(zhuǎn)換為熱能、機(jī)械能或其他形式的能量被浪費(fèi)掉。
為了避免上述問題，在一個(gè)用電系統(tǒng)或用電設(shè)備中有必要安裝節(jié)電保護(hù)裝置，其目的是1.清除瞬變、浪涌、諧波等電力垃圾，提高功率因數(shù)節(jié)電；2.調(diào)節(jié)過剩能耗實(shí)現(xiàn)節(jié)電的目的。目前，中外市場上的節(jié)電產(chǎn)品按電學(xué)原理大致可分為五大類型，即系統(tǒng)型、濾波補(bǔ)償型、調(diào)壓型、變頻器和電磁型。各類型的主要功能如下，系統(tǒng)型抑制瞬變浪涌、提高末端功率因數(shù)；濾波補(bǔ)償型濾除或補(bǔ)償諧波和補(bǔ)償無功；調(diào)壓型降低用電系統(tǒng)或用電設(shè)備超過額定電壓以上的過剩能耗；電磁型平衡三相用電系統(tǒng)，減少零序電流。各類型的節(jié)電器均有其各自的功能特性，同時(shí)也存在各自的局限性，若僅使用任何一種類型的節(jié)電器想要達(dá)到對一個(gè)用電系統(tǒng)或用電設(shè)備的最佳節(jié)電保護(hù)效果是根本不可能實(shí)現(xiàn)的；若將多種類型的節(jié)電器同時(shí)用在一個(gè)用電系統(tǒng)或用電設(shè)備上，又造成用戶的投資成本較高，增加了用戶在節(jié)能、節(jié)電方面的成本。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、電力垃圾綜合治理效果好且適用于多種電壓等級用電系統(tǒng)和用電設(shè)備的智能三相節(jié)電保護(hù)控制器。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 一種智能三相節(jié)電保護(hù)控制器，包括三相火線、零線和地線輸入端子，其特征在于三相火線、地線輸入端子連接瞬變浪涌抑制單元的輸入端，瞬變浪涌抑制單元的輸出端、零線輸入端子連接調(diào)壓三相平衡單元的輸入端，調(diào)壓三相平衡單元的輸出端連接諧波補(bǔ)償單元的輸入端，諧波補(bǔ)償單元的輸出端連接負(fù)載； 在瞬變浪涌抑制單元輸出端和調(diào)壓三相平衡單元之間的每相火線均通過一轉(zhuǎn)換開關(guān)連接并聯(lián)在零線上的兩個(gè)接觸器，該兩個(gè)接觸器與火線和零線的連接關(guān)系是 (1)一個(gè)接觸器的第一常開觸點(diǎn)串聯(lián)在諧波補(bǔ)償單元和負(fù)載之間的火線上，第二常開觸點(diǎn)與另外兩相火線連接的轉(zhuǎn)換開關(guān)對應(yīng)的接觸器的第二常開觸點(diǎn)并聯(lián)后再串聯(lián)在諧波補(bǔ)償單元和負(fù)載之間的零線上； (2)另一個(gè)接觸器的第一常開觸點(diǎn)并聯(lián)在調(diào)壓三相平衡單元輸入端和負(fù)載輸入端的零線上，第二常開觸點(diǎn)并聯(lián)在調(diào)壓三相平衡單元輸入端和負(fù)載輸入端的火線上。
而且，在三相火線輸入端子和瞬變浪涌抑制單元輸入端之間的火線上還連接有檢測及顯示單元。
而且，所述檢測及顯示單元由連接在每相火線上的電流互感器、A/D轉(zhuǎn)換單元、微處理器單元和顯示單元組成，每個(gè)電流互感器的輸出端均連接A/D轉(zhuǎn)換單元的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換單元的輸出端連接微處理器單元的輸入端，微處理器單元的輸出端連接顯示單元。
而且，所述的A/D轉(zhuǎn)換單元由三組采樣電阻和運(yùn)算放大器連接構(gòu)成，所述的采樣電阻采用的是1206精密電阻，所述的運(yùn)算放大器采用的是AD8604芯片。
而且，所述瞬變浪涌抑制單元為壓敏電阻或瞬變浪涌抑制器件。
而且，所述濾波補(bǔ)償單元為帶通濾波的無源濾波器、帶通濾波的有源濾波器、低通濾波的無源濾波器、低通濾波的有源濾波器、有源與無源組合的濾波器中的一種。
而且，所述調(diào)壓三相平衡單元由三相自耦變壓器、電壓互感器、A/D轉(zhuǎn)換單元、微處理器單元和伺服電機(jī)組成，三相自耦變壓器的輸入端連接三相火線和零線，三相自耦變壓器的輸出端連接的火線上分別連接三個(gè)電壓互感器的一次繞組，每個(gè)電壓互感器的二次繞組連接A/D轉(zhuǎn)換單元的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換單元的輸出端連接微處理器單元的輸入端，微處理器單元的輸出端連接控制三相自耦變壓器電刷的伺服電機(jī)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是 1.本控制器中的瞬變浪涌抑制單元可以使用瞬變浪涌抑制元件或模塊化的控制器件，可有效抑制電網(wǎng)中的瞬變、浪涌等電力垃圾，保護(hù)設(shè)備不受其干擾、損壞，并可有效降低這些電力垃圾所引起的用電系統(tǒng)能耗增加，提高整個(gè)用電系統(tǒng)的效率。
2.本控制器中的調(diào)壓三相平衡單元采用以自耦變壓器和微處理器為核心的電磁平衡調(diào)節(jié)技術(shù)，在調(diào)整電壓的同時(shí)使三相輸出電壓、電流趨于平衡和穩(wěn)定，并對負(fù)載的電能質(zhì)量和過剩電耗進(jìn)行優(yōu)化處理。
3.本控制器中的諧波補(bǔ)償單元可以是帶通濾波的無源濾波器、帶通濾波的有源濾波器、低通濾波的無源濾波器、低通濾波的有源濾波器、有源與無源組合的濾波器中的一種，使用該諧波和無功補(bǔ)償單元后可以很好的消除諧波對設(shè)備的危害，提高了功率因數(shù)。
4.本控制器中的檢測及顯示單元采用電流互感器實(shí)時(shí)對火線上的電流進(jìn)行采樣，然后將該電流信號輸送至微處理器單元進(jìn)行處理，然后通過LED或者LCD顯示出來，而且微處理器單元還可以與上位PC機(jī)進(jìn)行通訊以實(shí)現(xiàn)良好的人機(jī)交互性。
5.本控制器中還設(shè)置有轉(zhuǎn)換開關(guān)，該轉(zhuǎn)換開關(guān)與不同的接觸器連接以實(shí)現(xiàn)不同電路的切換，設(shè)置該轉(zhuǎn)換開關(guān)和接觸器后使本控制器的使用更加靈活，其工作方式多樣，更便于用戶的使用。
6.本控制器中采用瞬變浪涌抑制單元、調(diào)壓三相平衡單元和諧波補(bǔ)償單元對瞬變、浪涌、諧波、無功及過剩能耗進(jìn)行綜合治理，使各單元優(yōu)勢互補(bǔ)、疊加節(jié)電，能使用電系統(tǒng)或用電設(shè)備的有功功率的節(jié)電率高達(dá)10～50％，無功功率的節(jié)電率10％以上，視在功率的節(jié)電率在15％以上，末端功率因數(shù)提高10％以上，電力垃圾(包括諧波、瞬變、浪涌)的清除率80％以上。
7.本發(fā)明將系統(tǒng)型、濾波補(bǔ)償型、調(diào)壓型、電磁型節(jié)電保護(hù)裝置的優(yōu)點(diǎn)集于一身，其綜合治理效果好，降低了節(jié)電成本，同時(shí)避免了在安裝過程中需要對多臺節(jié)電設(shè)備進(jìn)行的安裝調(diào)試，節(jié)省了人力、物力、財(cái)力及時(shí)間的損耗。使本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于小到家庭、辦公室，大到廠礦、企業(yè)、機(jī)關(guān)單位的用電系統(tǒng)以及小到電腦、電視，大到上千千瓦的用電設(shè)備，且適用于多種電壓等級的用電系統(tǒng)和用電設(shè)備。



圖1是本發(fā)明的電路方框圖； 圖2是檢測及顯示單元的電路方框圖； 圖3是調(diào)壓三相平衡單元的電路方框圖。

具體實(shí)施例方式 本發(fā)明所述的實(shí)施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明并不限于具體實(shí)施方式
中所述的實(shí)施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實(shí)施方式，同樣屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
一種智能三相節(jié)電保護(hù)控制器，如圖1～3所示，包括三相火線A、B和C、零線N和地線E輸入端子，三相火線A、B和C、地線E輸入端子連接瞬變浪涌抑制單元的輸入端，瞬變浪涌抑制單元的輸出端、零線N輸入端子連接調(diào)壓三相平衡單元的輸入端，調(diào)壓三相平衡單元的輸出端連接諧波補(bǔ)償單元的輸入端，諧波補(bǔ)償單元的輸出端連接負(fù)載。
在瞬變浪涌抑制單元輸出端和調(diào)壓三相平衡單元之間的每相火線均通過一轉(zhuǎn)換開關(guān)連接并聯(lián)在零線上的兩個(gè)接觸器，火線A上連接轉(zhuǎn)換開關(guān)SW1、火線B上連接轉(zhuǎn)換開關(guān)SW2，火線C上連接轉(zhuǎn)換開關(guān)SW3，與轉(zhuǎn)換開關(guān)SW1相對應(yīng)的接觸器是KM1和KM4，與轉(zhuǎn)換開關(guān)SW2相對應(yīng)的接觸器是KM2和KM5，與轉(zhuǎn)換開關(guān)SW3相對應(yīng)的接觸器是KM3和KM6，由于上述轉(zhuǎn)換開關(guān)對應(yīng)的接觸器與火線和零線的連接方式相同，下面以火線A上連接的轉(zhuǎn)換開關(guān)SW1以及與其對應(yīng)的KM1和KM4為例進(jìn)行說明。
轉(zhuǎn)換開關(guān)SW1、接觸器KM1和KM4與火線A和零線N的連接關(guān)系是 1.轉(zhuǎn)換開關(guān)SW1的靜觸點(diǎn)連接火線A，其動觸點(diǎn)用于連接接觸器KM1和KM4。
2.接觸器KM1的第一常開觸點(diǎn)KM11串聯(lián)在諧波補(bǔ)償單元和負(fù)載之間的火線A上，第二常開觸點(diǎn)KM12與火線B和火線C連接的轉(zhuǎn)換開關(guān)SW2和SW3對應(yīng)的接觸器KM2和KM3的第二常開觸點(diǎn)KM22和KM32并聯(lián)后再串聯(lián)在諧波補(bǔ)償單元和負(fù)載之間的零線N上； 3.接觸器KM4的第一常開觸點(diǎn)KM41并聯(lián)在調(diào)壓三相平衡單元輸入端和負(fù)載輸入端的零線N上，第二常開觸點(diǎn)KM42并聯(lián)在調(diào)壓三相平衡單元輸入端和負(fù)載輸入端的火線A上。
由此可知，轉(zhuǎn)換開關(guān)SW1、SW2和SW3的動觸點(diǎn)分別與接觸器KM1、KM2和KM3相接觸時(shí)，調(diào)壓三相平衡單元和諧波補(bǔ)償單元投入使用，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)SW1、SW2和SW3的動觸點(diǎn)分別與接觸器KM4、KM5和KM6相接觸時(shí)，不使用調(diào)壓三相平衡單元和諧波補(bǔ)償單元。
為了更好的對運(yùn)行參數(shù)、工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，在三相火線輸入端子和瞬變浪涌抑制單元輸入端之間的火線上還連接有檢測及顯示單元。該檢測及顯示單元如圖2所示，由連接在每相火線上的電流互感器、A/D轉(zhuǎn)換單元、微處理器單元和顯示單元組成，每個(gè)電流互感器的輸出端均連接A/D轉(zhuǎn)換單元的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換單元的輸出端連接微處理器單元的輸入端，微處理器單元的輸出端連接顯示單元。其中，A/D轉(zhuǎn)換單元由三組采樣電阻和運(yùn)算放大器連接構(gòu)成，采樣電阻采用的是1206精密電阻，運(yùn)算放大器采用的是AD8604芯片。
瞬變浪涌抑制單元為壓敏電阻或瞬變浪涌抑制器件，該單元分別連接在三相火線A、B和C與地線E之間，該瞬變浪涌抑制單元可以使用壓敏電阻，也可以使用P6KE260A或1.5K260A或5KP浪涌抑制器件，對瞬變浪涌進(jìn)行抑制，在本實(shí)施例中，瞬變浪涌抑制單元使用的是壓敏電阻(RV) 調(diào)壓三相平衡單元如圖3所示，由三相自耦變壓器、電壓互感器、A/D轉(zhuǎn)換單元、微處理器單元和伺服電機(jī)組成，三相自耦變壓器的輸入端連接三相火線和零線，三相自耦變壓器的輸出端連接的火線上分別連接三個(gè)電壓互感器的一次繞組，每個(gè)電壓互感器的二次繞組連接A/D轉(zhuǎn)換單元的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換單元的輸出端連接微處理器單元的輸入端，微處理器單元的輸出端連接控制三相自耦變壓器電刷的伺服電機(jī)。三相自耦變壓器的輸出電壓與給定電壓經(jīng)過比較后得到一偏差電壓值，通過微處理器單元的運(yùn)算調(diào)節(jié)，微處理器單元輸出一控制電壓和驅(qū)動信號驅(qū)動三相自耦變壓器電刷的伺服電機(jī)，使三相自耦變壓器的輸出電壓接近給定值，完成調(diào)壓和三相平衡。
濾波補(bǔ)償單元為帶通濾波的無源濾波器、帶通濾波的有源濾波器、低通濾波的無源濾波器、低通濾波的有源濾波器、有源與無源組合的濾波器中的一種。本實(shí)施例中使用的是由DSP為核心，使用PWM脈沖信號進(jìn)行控制的三相電壓型有源濾波器。上述各種類型的濾波器均為現(xiàn)有技術(shù)，在此對其組成及與線路的連接不做詳細(xì)描述。
本發(fā)明的技術(shù)參數(shù)如表1 表1智能三相節(jié)電保護(hù)控制器的技術(shù)參數(shù)
權(quán)利要求
1、一種智能三相節(jié)電保護(hù)控制器，包括三相火線、零線和地線輸入端子，其特征在于三相火線、地線輸入端子連接瞬變浪涌抑制單元的輸入端，瞬變浪涌抑制單元的輸出端、零線輸入端子連接調(diào)壓三相平衡單元的輸入端，調(diào)壓三相平衡單元的輸出端連接諧波補(bǔ)償單元的輸入端，諧波補(bǔ)償單元的輸出端連接負(fù)載；
在瞬變浪涌抑制單元輸出端和調(diào)壓三相平衡單元之間的每相火線均通過一轉(zhuǎn)換開關(guān)連接并聯(lián)在零線上的兩個(gè)接觸器，該兩個(gè)接觸器與火線和零線的連接關(guān)系是
(1)一個(gè)接觸器的第一常開觸點(diǎn)串聯(lián)在諧波補(bǔ)償單元和負(fù)載之間的火線上，第二常開觸點(diǎn)與另外兩相火線連接的轉(zhuǎn)換開關(guān)對應(yīng)的接觸器的第二常開觸點(diǎn)并聯(lián)后再串聯(lián)在諧波補(bǔ)償單元和負(fù)載之間的零線上；
(2)另一個(gè)接觸器的第一常開觸點(diǎn)并聯(lián)在調(diào)壓三相平衡單元輸入端和負(fù)載輸入端的零線上，第二常開觸點(diǎn)并聯(lián)在調(diào)壓三相平衡單元輸入端和負(fù)載輸入端的火線上。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能三相節(jié)電保護(hù)控制器，其特征在于在三相火線輸入端子和瞬變浪涌抑制單元輸入端之間的火線上還連接有檢測及顯示單元。
3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種智能三相節(jié)電保護(hù)控制器，其特征在于所述檢測及顯示單元由連接在每相火線上的電流互感器、A/D轉(zhuǎn)換單元、微處理器單元和顯示單元組成，每個(gè)電流互感器的輸出端均連接A/D轉(zhuǎn)換單元的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換單元的輸出端連接微處理器單元的輸入端，微處理器單元的輸出端連接顯示單元。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種智能三相節(jié)電保護(hù)控制器，其特征在于所述的A/D轉(zhuǎn)換單元由三組采樣電阻和運(yùn)算放大器連接構(gòu)成，所述的采樣電阻采用的是1206精密電阻，所述的運(yùn)算放大器采用的是AD8604芯片。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能三相節(jié)電保護(hù)控制器，其特征在于所述瞬變浪涌抑制單元為壓敏電阻或瞬變浪涌抑制器件。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能三相節(jié)電保護(hù)控制器，其特征在于所述濾波補(bǔ)償單元為帶通濾波的無源濾波器、帶通濾波的有源濾波器、低通濾波的無源濾波器、低通濾波的有源濾波器、有源與無源組合的濾波器中的一種。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能三相節(jié)電保護(hù)控制器，其特征在于所述調(diào)壓三相平衡單元由三相自耦變壓器、電壓互感器、A/D轉(zhuǎn)換單元、微處理器單元和伺服電機(jī)組成，三相自耦變壓器的輸入端連接三相火線和零線，三相自耦變壓器的輸出端連接的火線上分別連接三個(gè)電壓互感器的一次繞組，每個(gè)電壓互感器的二次繞組連接A/D轉(zhuǎn)換單元的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換單元的輸出端連接微處理器單元的輸入端，微處理器單元的輸出端連接控制三相自耦變壓器電刷的伺服電機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種智能三相節(jié)電保護(hù)控制器，包括三相火線、零線和地線輸入端子，三相火線、地線輸入端子連接瞬變浪涌抑制單元的輸入端，瞬變浪涌抑制單元的輸出端、零線輸入端子連接調(diào)壓三相平衡單元的輸入端，調(diào)壓三相平衡單元的輸出端連接諧波補(bǔ)償單元的輸入端，諧波補(bǔ)償單元的輸出端連接負(fù)載。本發(fā)明將系統(tǒng)型、濾波補(bǔ)償型、調(diào)壓型、電磁型節(jié)電保護(hù)裝置的優(yōu)點(diǎn)集于一身，其綜合治理效果好，降低了節(jié)電成本，同時(shí)避免了在安裝過程中需要對多臺節(jié)電設(shè)備進(jìn)行的安裝調(diào)試，節(jié)省了人力、物力、財(cái)力及時(shí)間的損耗，適用于多種電壓等級的用電系統(tǒng)和用電設(shè)備。
文檔編號H02J3/18GK101609990SQ20091006982
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月22日
發(fā)明者李文斌 申請人:李文斌