专利名称：功率因数补偿控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电学技术领域，特别涉及一种功率因数补偿器。
背景技术：
在电力系统运行过程中,功率分为有功功率、无功功率和视在功率。有功功率为系统实际吸收的功率，是不可逆的；无功功率是储能元件引起的与外部电路交换的功率，没有被消耗掉；视在功率是需要满足有功和无功功率的外部电源的容量。我国电网规定，用户的功率因数应当> O. 9，由于大部分的用户所使用的负载为感性负载(电压相位滞后电流相位)，因此需要采用电容补偿方法对功率因数进行补偿
实用新型内容
·[0003]本实用新型要解决的技术问题是对电力系统的功率因数进行补偿。为了实现上述目的，本实用新型提供了一种功率因数补偿控制器，包括用于采样被测电压的电压采样电路，耦接到被测电压，输出电压采样信号；用于对电压采样信号进行信号变换的第一阻抗变换电路，其输入端耦接到所述电压采样电路的输出端；用于采样被测电流的电流采样电路，耦接到被测电流，输出电流采样信号；用于对电流采样信号进行信号变换的第二阻抗变换电路，其输入端耦接到电流采样电路的输出端；用于将模拟信号转换为数字信号的模数转换电路，其输入端耦接到第一阻抗变换电路的输出端和第二阻抗变换电路的输出端；用于根据电压采样信号和电流采样信号计算电力系统实际的功率因数并控制电容器投切的控制器，其输入端耦接到模数转换电路的输出端；根据控制器的控制信号将电容器投切到电力系统的继电器，一端耦接到电力系统，并且其控制端与所述控制器的输出端耦接；用于功率因数补偿的电容器，与所述继电器的另一端耦接。可选地，所述继电器的数量是多个，所述电容器的数量与继电器相同。可选地，所述电容器的容值相同。可选地，所述电容器的容值不同。可选地，所述模数转换电路包括用于将输入的模拟信号离散化的模拟开关；用于存储离散信号的采样保持器，其输入端耦接到模拟开关；用于将离散信号转换为数字信号的模数转换器，其输入端耦接到采样保持器的输出端；用于存储数字信号的数据锁存器，其输入端耦接到模数转换器的输出端，数据锁存器的输出端耦接到控制器。可选地，所述控制器包括存储设定的功率因数的寄存器，和将电力系统实际的功率因数与寄存器中设定的功率因数相比较，得出需要补偿的电容器容值的比较器。可选地，所述功率因数补偿控制器还包括用于存储数据的存储器，存储器耦接到所述控制器。可选地，所述功率因数补偿控制器还包括键盘和显示器，键盘和显示器分别耦接到所述控制器。可选地，所述功率因数补偿控制器还包括通讯接口，所述控制器通过通讯接口与计算机相连接。可选地，所述第一阻抗变换电路包括第一差分电路和第一运算放大电路，第一差分电路的输入端耦接到电压采样电路，第一差分电路的输出端耦接到第一运算放大电路的输入端，第一运算放大电路的输出端耦接到模数转换电路；所述第二阻抗变换电路包括第二差分电路和第二运算放大电路，第二差分电路的输入端耦接到电流采样电路，第二差分电路的输出端耦接到第二运算放大电路的输入端，第二运算放大电路的输出端耦接到模数转换电路。本实用新型的有益效果是(I)能够实时监测电力系统的功率因数，进行功率因数补偿；(2)功率因数补偿的精度高。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本实用新型的功率因数补偿控制器的电路框图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。图I为本实用新型的功率因数补偿控制器的电路框图。如图I所示，功率因数补偿控制器对电力系统的A相、B相和C相的电压和电流进行检测，根据检测结果计算电力系统实际的功率因数，将实际功率因数与设定功率因数比较，得出需要补偿的电容值，向电力系统进行电容器的投切操作。电压采样电路10耦接到电力系统的A相、B相和C相，对A相电压、B相电压和C相电压进行采样，输出电压采样信号。第一阻抗变换电路20的输入端耦接到电压采样电路10的输出端，对电压采样信号进行信号变换，输出与后级电路相兼容的模拟信号。第一阻抗变换电路20包括第一差分电路和第一运算放大电路(图I中未示出)，第一差分电路的输入端耦接到电压采样电路10，第一差分电路的输出端耦接到第一运算放大电路的输入端，第一运算放大电路的输出端耦接到模数转换电路50。电流采样电路30耦接到电力系统的A相、B相和C相，对A相电流、B相电流和C相电流进行采样，输出电流采样信号。第二阻抗变换电路40的输入端耦接到电流采样电路30的输出端，对电流采样信号进行信号变换，输出与后级电路相兼容的模拟信号。第二阻抗变换电路40包括第二差分电路和第二运算放大电路(图I中未示出)，第二差分电路的输入端耦接到电流采样电路30，第二差分电路的输出端耦接到第二运算放大电路的输入端，第二运算放大电路的输出端耦接到模数转换电路50。模数转换电路50的输入端耦接到第一阻抗变换电路20的输出端和第二阻抗变换电路40的输出端，将模拟信号转换为数字信号。模数转换电路50包括模拟开关501、采样保持器502、模数转换器503和数据锁存器504。模拟开关501通过高频的开通和关断将输入的模拟信号离散化；采样保持器502的输入端耦接到模拟开关501，用于存储模拟开关501输出的离散信号；模数转换器503的输入端耦接到采样保持器502的输出端，将离散信号转换为数字信号；数据锁存器504的输入端耦接到模数转换器503的输出端，用于存储数字信号，数据锁存器504的输出端耦接到控制器60。控制器60的输入端耦接到模数转换电路50的输出端，接收数字形式的电压采样信号和电流采样信号，根据电压采样信号和电流采样信号计算电力系统实际的功率因数。控制器60还包括比较器和寄存器(图I中未示出)，比较器将电力系统实际的功率因数与寄存器中存储的设定的功率因数相比较，得出需要补偿的电容器容值，输出控制信号到继电器70。继电器70的一端耦接到电力系统，另一端耦接到电容器80，其控制端与控制器60的输出端耦接，根据控制器60的控制信号将电容器80投切到电力系统。继电器70的数量可以是多个，每个继电器与一个电容器相连接，电容器的数量与继电器相同。多个电容器的容值可以是相同的，也可以是不同的，不同的电容值能够互相组合成更多的电容值，实现更加精确的功率因数补偿。本实用新型的功率因数补偿控制器还包括存储器90，存储器90耦接到控制器60，用于存储控制器60输出的数据。功率因数补偿控制器还包括键盘100、显示器110和通讯接口 120，键盘100、显示器110和通讯接口 120分别耦接到控制器60，用户通过键盘100向控制器60输入控制命令，控制器60通过显示器110向用户显示运算、分析和处理结果，通讯接口 120的另一端与计算机相连接，用于控制器60与外部计算机之间的信息交互操作。本实用新型的功率因数补偿控制器还包括报警器(图I中未示出)，报警器与控制器60的输出端相耦接，当电容器80的投切动作执行后，电力系统的功率因数未按预期进行相应变化时，控制器60根据偏差的大小输出电容投切失败、电容容量偏差过大(例如偏差大于5% )、电容故障等信号，报警器根据控制器输出的信号向用户输出相应的报警信号。本实用新型的功率因数补偿控制器能够实时监测电力系统的功率因数，进行功率因数补偿，功率因数补偿的精度高。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种功率因数补偿控制器，其特征在于，包括 用于采样被测电压的电压采样电路，耦接到被测电压，输出电压采样信号； 用于对电压采样信号进行信号变换的第一阻抗变换电路，其输入端耦接到所述电压采样电路的输出端； 用于采样被测电流的电流采样电路，耦接到被测电流，输出电流采样信号； 用于对电流采样信号进行信号变换的第二阻抗变换电路，其输入端耦接到电流采样电路的输出端； 用于将模拟信号转换为数字信号的模数转换电路，其输入端耦接到第一阻抗变换电路的输出端和第二阻抗变换电路的输出端； 用于根据电压采样信号和电流采样信号计算电力系统实际的功率因数并控制电容器投切的控制器，其输入端耦接到模数转换电路的输出端； 根据控制器的控制信号将电容器投切到电力系统的继电器，一端耦接到电力系统，并且其控制端与所述控制器的输出端耦接； 用于功率因数补偿的电容器，与所述继电器的另一端耦接。
2.如权利要求I所述的功率因数补偿控制器，其特征在于，所述继电器的数量是多个，所述电容器的数量与继电器相同。
3.如权利要求2所述的功率因数补偿控制器，其特征在于，所述电容器的容值相同。
4.如权利要求2所述的功率因数补偿控制器，其特征在于，所述电容器的容值不同。
5.如权利要求I至4任一项所述的功率因数补偿控制器，其特征在于，所述模数转换电路包括 用于将输入的模拟信号离散化的模拟开关； 用于存储离散信号的采样保持器，其输入端耦接到模拟开关； 用于将离散信号转换为数字信号的模数转换器，其输入端耦接到采样保持器的输出端; 用于存储数字信号的数据锁存器，其输入端耦接到模数转换器的输出端，数据锁存器的输出端耦接到控制器。
6.如权利要求5所述的功率因数补偿控制器，其特征在于，所述控制器包 括存储设定的功率因数的寄存器，和将电力系统实际的功率因数与寄存器中设定的功率因数相比较，得出需要补偿的电容器容值的比较器。
7.如权利要求6所述的功率因数补偿控制器，其特征在于，还包括用于存储数据的存储器，存储器耦接到所述控制器。
8.如权利要求7所述的功率因数补偿控制器，其特征在于，还包括键盘和显示器，键盘和显示器分别耦接到所述控制器。
9.如权利要求8所述的功率因数补偿控制器，其特征在于，还包括通讯接口，所述控制器通过通讯接口与计算机相连接。
10.如权利要求I所述的功率因数补偿控制器，其特征在于，所述第一阻抗变换电路包括第一差分电路和第一运算放大电路，第一差分电路的输入端耦接到电压采样电路，第一差分电路的输出端耦接到第一运算放大电路的输入端，第一运算放大电路的输出端耦接到模数转换电路；所述第二阻抗变换电路包括第二差分电路和第二运算放大电路，第二差分电路的输入端耦接到电流采样电路，第二差分电路的输出端耦接到第二运算放大电路的输入端，第二运算放大电路的输出端耦接到模数转换电 路。
专利摘要本实用新型公开了一种功率因数补偿控制器，解决了电力系统功率因数补偿的问题。一种功率因数补偿控制器，包括用于采样被测电压的电压采样电路；用于对电压采样信号进行信号变换的第一阻抗变换电路；用于采样被测电流的电流采样电路；用于对电流采样信号进行信号变换的第二阻抗变换电路；用于将模拟信号转换为数字信号的模数转换电路；用于根据电压采样信号和电流采样信号计算电力系统实际的功率因数并控制电容器投切的控制器；根据控制器的控制信号将电容器投切到电力系统的继电器；用于功率因数补偿的电容器。本实用新型的功率因数补偿控制器能够实时监测电力系统的功率因数，进行功率因数补偿，功率因数补偿的精度高。
文档编号H02J3/18GK202737468SQ20122026645
公开日2013年2月13日 申请日期2012年6月7日 优先权日2012年6月7日
发明者王峦, 刘建, 赵杰, 王继舜 申请人:天津圣科宏业机电设备技术有限公司