專利名稱：動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種大功率動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償裝置。
目前國內(nèi)外廣泛采用的是以電容為補(bǔ)償元件的靜態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償裝置，由于采用接觸器(一般每10～30秒動(dòng)作一次)作為切換元件和三相觸頭同時(shí)投入，不可能快速跟蹤用電負(fù)載無功電流的變化和選擇理想的投入相角，因此現(xiàn)有靜態(tài)無功功率補(bǔ)償裝置的缺點(diǎn)是，不能實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的跟蹤補(bǔ)償，每次切換電容均產(chǎn)生沖擊電流和引起電網(wǎng)絡(luò)電壓波動(dòng)(有時(shí)會達(dá)到極大數(shù)值)，易造成接觸器觸頭燒焊，工作不可靠，同時(shí)接觸器還會產(chǎn)生噪聲。近來出現(xiàn)的多種用微機(jī)控制的或引進(jìn)國外控制器的同類靜態(tài)無功功率補(bǔ)償裝置均存在以上缺點(diǎn)。
本實(shí)用新型的目的是提供一種可實(shí)現(xiàn)跟蹤補(bǔ)償(響應(yīng)時(shí)間最小可達(dá)一個(gè)周波)，幾乎無沖擊電流和噪聲，晶閘管工作不受裝置自身開關(guān)干擾的快速、動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償裝置。
本實(shí)用新型的構(gòu)成，該裝置由主電路和控制電路兩部分組成。如附

圖1、2、3所示，主電路由預(yù)充電兼鉗位電路［1］、主自動(dòng)開關(guān)［2］和若干組三角接補(bǔ)償電容電路［3］構(gòu)成，它可提供補(bǔ)償電容電流并能抑制主自動(dòng)開關(guān)投入時(shí)的沖擊電流和斷開時(shí)的過電壓，以保證網(wǎng)絡(luò)電壓穩(wěn)定和裝置本身可靠工作。其中預(yù)充電兼鉗位電路［1］又由電阻［14］、開關(guān)［15］和延時(shí)繼電器［16］構(gòu)成，主自動(dòng)開關(guān)［2］又由自動(dòng)開關(guān)［17］和電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)［18］構(gòu)成，三角接補(bǔ)償電容電路［3］是由晶閘管［10］、二極管［11］、串聯(lián)限流電感［12］和補(bǔ)償電容［13］構(gòu)成的一組三角形電路?？刂齐娐酚脕韺?shí)現(xiàn)快速無功電流檢測和在理想相角觸發(fā)，它由電壓過零信號電路［4］，無功電流采樣電路［5］、微計(jì)算機(jī)［6］、晶閘管觸發(fā)電路［7］、開關(guān)操作聯(lián)動(dòng)按鈕［8］和電容組狀態(tài)設(shè)定開關(guān)［9］組成。其中電壓過零信號電路［4］是由信號變壓器［21］及3－4路電壓過零時(shí)刻檢測電路［22］、中斷請求脈沖形成電路［23］和光電隔離電路［24］構(gòu)成，它完成電壓過零時(shí)刻的檢測。無功電流采樣電路［5］是由采樣電流互感器［25］［26］、信號放大器［27］［28］和A／D變換器［29］［30］構(gòu)成，用來測定線路上電流瞬時(shí)值以實(shí)現(xiàn)無功電流檢測，此外還可檢測線路上的有功電流。微計(jì)算機(jī)［6］通過軟件用來實(shí)現(xiàn)信號的傳送、綜合和完成跟蹤補(bǔ)償與控制。晶閘管觸發(fā)電路［7］是由多路觸發(fā)功放電路［31］和光電隔離電路［32］構(gòu)成，用來實(shí)現(xiàn)觸發(fā)脈沖信號的功率放大。開關(guān)操作聯(lián)動(dòng)按鈕［8］是由雙聯(lián)常開按鈕［19］、［33］和雙聯(lián)一常開、一常閉按鈕［20］［34］構(gòu)成，用來防止電阻［14］過熱和提高抗自身開關(guān)干擾性能。電容組狀態(tài)設(shè)定開關(guān)［9］是一個(gè)多路微型開關(guān)，用以提高該裝置的使用靈活性和補(bǔ)償準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)最佳補(bǔ)償。
本實(shí)用新型作為整機(jī)可廣泛用于各類低壓變電所，也可安裝于工廠車間或大功率用電設(shè)備附近，作低壓側(cè)功率因數(shù)補(bǔ)償，可代替常規(guī)靜態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償裝置，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能。本實(shí)用新型中的技術(shù)措施可推廣到其它類似的動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償裝置，提高工作性能。
本實(shí)用新型的附圖及最佳實(shí)施例附圖1為動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償裝置原理方框圖。
附圖2、3為功率因數(shù)補(bǔ)償裝置電路原理示意圖。
三角接補(bǔ)償電容電路［3］共有6組，各組電容的容量按12481632的比例分配。實(shí)際選用的組數(shù)根據(jù)用戶所需補(bǔ)償容量確定。附圖2所示為前3組(左側(cè))和第4組(右側(cè))的電路。
該補(bǔ)償裝置投入工作時(shí)，在接通自動(dòng)開關(guān)［17］以前，先接通預(yù)充電兼鉗位電路［1］中的開關(guān)［15］，使通過電阻［14］對補(bǔ)償電容［13］進(jìn)行預(yù)充電，延時(shí)繼電器［18］保證在充電結(jié)束前自動(dòng)開關(guān)［17］不閉合，借此限制電路初次接通自動(dòng)開關(guān)［17］時(shí)電路中產(chǎn)生的沖擊電流。同時(shí)在主電路中的三角接補(bǔ)償電容電路［3］正常工作時(shí)，保持開關(guān)［15］閉合，當(dāng)自動(dòng)開關(guān)［17］斷開時(shí)，由于預(yù)充電兼鉗位電路［1］中的電阻［14］和開關(guān)［15］構(gòu)成通路，抑制了因串聯(lián)限流電感［12］釋放感性能量引起的有可能擊穿晶閘管［10］的過電壓。只要根據(jù)自動(dòng)開關(guān)［17］的額定補(bǔ)償電容電流值icn選取電阻［14］的歐姆值(選取為500～2500／icn)和選擇延時(shí)繼電器的延時(shí)為2～5秒，主電路中的預(yù)充電兼鉗位電路［1］可以工作在最佳狀態(tài)，達(dá)到抑制沖擊電流和過電壓的目的。串聯(lián)限流電感［11］用來限制不正常工作時(shí)因接通自動(dòng)開關(guān)［17］或晶閘管誤觸發(fā)引起的沖擊電流，取值應(yīng)在(2.5～10)／icn毫亨。
控制電路工作時(shí)，在網(wǎng)絡(luò)B相電壓過零時(shí)刻，電壓過零信號電路［4］向微計(jì)算機(jī)［6］發(fā)送B相電壓過零信號(中斷請求脈沖)，微計(jì)算機(jī)［6］立刻通過無功電流采樣電路［5］對B相電流的瞬時(shí)值進(jìn)行采樣，得到應(yīng)補(bǔ)償?shù)臒o功電流值。微計(jì)算機(jī)經(jīng)計(jì)算后決定后續(xù)一周波中應(yīng)當(dāng)投入哪幾組補(bǔ)償電容。在隨后的網(wǎng)絡(luò)A、B、C相電壓過零時(shí)刻，電壓過零信號電路［4］向微計(jì)算機(jī)［6］發(fā)送各相電壓過零信號時(shí)，微計(jì)算機(jī)［6］在對應(yīng)時(shí)刻送出相應(yīng)的觸發(fā)脈沖信號，此信號經(jīng)晶閘管觸發(fā)電路［7］進(jìn)行功率放大，最后送到三角接補(bǔ)償電容電路［3］，觸發(fā)脈沖寬度選為100～200微秒。這樣控制電路就實(shí)現(xiàn)了快速無功電流檢測和在理想的相角觸發(fā)。
在CA線電壓過零時(shí)刻，電壓過零信號電路［4］向微計(jì)算機(jī)［6］發(fā)送CA線電壓過零信號，微計(jì)算機(jī)［6］立刻通過無功電流采樣電路［5］對B相的電流瞬時(shí)值采樣，得到補(bǔ)償前后的有功電流值，通過微計(jì)算機(jī)計(jì)算得到補(bǔ)償前后的功率因數(shù)值，用于進(jìn)行顯示。
開關(guān)操作聯(lián)動(dòng)按鈕［8］把自動(dòng)開關(guān)［17］的通斷操作信息送入微計(jì)算機(jī)［6］，使微計(jì)算機(jī)［6］在自動(dòng)開關(guān)［17］斷開時(shí)立刻停止向各晶閘管發(fā)出觸發(fā)脈沖，在自動(dòng)開關(guān)［17］接通時(shí)微計(jì)算機(jī)通過軟件延時(shí)發(fā)出晶閘管觸發(fā)脈沖。借此防止誤觸發(fā)，提高了抗自身開關(guān)干擾的能力和防止燒毀電阻［14］。
電容狀態(tài)設(shè)定開關(guān)［9］選用8路微型開關(guān)，它通知微計(jì)算機(jī)［6］哪幾組電容已實(shí)際安裝并處于完好狀態(tài)。微計(jì)算機(jī)［6］通過軟件在可用各組電容中選擇最優(yōu)組合，以實(shí)現(xiàn)盡可能準(zhǔn)確的補(bǔ)償，在即使有缺損組的情況下仍能實(shí)現(xiàn)可能條件下的最佳補(bǔ)償。
權(quán)利要求1.一種動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償裝置，由主電路和控制電路兩部分組成，其特征在于主電路包括預(yù)充電兼鉗位電路[1]、主自動(dòng)開關(guān)[2]和三角接補(bǔ)償電容電路[3]，控制電路包括電壓過零信號電路[4]、無功電流采樣電路[5]、微計(jì)算機(jī)[6]、晶閘管觸發(fā)電路[7]、開關(guān)操作聯(lián)動(dòng)按鈕[8]和電容組狀態(tài)設(shè)定開關(guān)[9]。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償裝置，其特征在于預(yù)充電兼鉗位電路［1］由電阻［14］、開關(guān)［15］和延時(shí)繼電器［16］構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償裝置，其特征在于開關(guān)操作聯(lián)動(dòng)按鈕［8］是由雙聯(lián)常開按鈕［19］、［33］和雙聯(lián)一常開、一常閉按鈕［20］、［34］構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償裝置，其特征在于電容組狀態(tài)設(shè)定開關(guān)［9］是一多路微型開關(guān)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種大功率快速跟蹤的動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償裝置。它由主電路和控制電路組成。主電路包括預(yù)充電兼鉗位電路、主自動(dòng)開關(guān)和三角接補(bǔ)償電容電路，能抑制裝置投入和斷開時(shí)的沖擊電流和過電壓；控制電路包括電壓過零信號電路、無功電流采樣電路、微計(jì)算機(jī)、晶閘管觸發(fā)電路、開關(guān)操作聯(lián)動(dòng)按鈕和電容組狀態(tài)設(shè)定開關(guān)，用以實(shí)現(xiàn)快速無功電流檢測和在理想相角觸發(fā)，并提高抗自身開關(guān)干擾性能和功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)臏?zhǔn)確性、靈活性。
文檔編號H02J3/18GK2054585SQ8822075
公開日1990年3月14日 申請日期1988年12月2日 優(yōu)先權(quán)日1988年12月2日
發(fā)明者李殿璞, 史立斌, 王漢義 申請人:哈爾濱船舶工程學(xué)院