专利名称：电抗率自适应型低压电力电容器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力低压配网无功补偿技术领域，尤其涉及一种电抗率自适应型低压电力电容器。
背景技术：
目前，低压电力无功补偿产品中一般采用低压电力电容器和电抗器串联来进行无功补偿，低压电力电容器具有较高的浪涌电流耐受能力，可以避免高次谐波对低压电力电容器造成的损害。但是，低压电力无功补偿产品的适用环境复杂，在应用时，存在前期考察不便的问题，造成电抗率选择的不确定性。因此，现有的低压电力无功补偿产品中的投切开关和低压电力电容器在使用时易受涌流冲击的危害，造成低压电力无功补偿产品使用寿命的急剧下降。现在市面上的谐波抑制型低压电力电容器的存在虽然避免了一部分危害，但是普遍存在选型配置功能单一的问题，也需要根据应用现场谐波环境的实际情况来配置电抗率。这样不但耗费了大量的人力物力，而且无法根据现场谐波环境的变化自动调节，灵活性大大降低。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中的低压电力无功补偿产品存在无法根据现场谐波环境的变化自动配置电抗率的上述问题，提供了一种可根据现场谐波环境进行自适应电抗率调节的电抗率自适应型低压电力电容器。为解决上述问题，本实用新型的技术方案是:一种电抗率自适应型低压电力电容器，所述电抗率自适应型低压电力电容器包括DSP控制芯片、三相电压采样电路、三相电流采样电路、异常检测保护电路、多级用于控制开关通断的同步开关控制电路、多个电抗器和低压电力电容器，DSP控制芯片分别于三相电压采样电路、三相电流采样电路、异常检测保护电路和同步开关控制电路相连，各级同步开关控制电路上分别依次与电抗器和低压电力电容器串联，低压电力电容器的另一端与中性线相连，各级同步开关控制电路的另一接线端连接有三相线中的一相线，同步开关控制电路内设有同步开关；DSP控制芯片接收并处理三相电压采样电路和三相电流采样电路输出的电压、电流采样信息，DSP控制芯片输出投切信号到各级同步开关控制电路中，同步开关控制电路控制对应的同步开关投切。三相电压采样电路和三相电流采样电路用于环境现场采集低压电力网三相电中的实时电压和电流，DSP控制芯片接收三相电压采样电路和三相电流采样电路输出的实时电压和电流采样信息，并绘制出实时的波形分析图，在DSP控制芯片的处理下，可以得到系统电压和系统电流的各次谐波含量，并计算出无功功率及功率因数。此时，DSP控制芯片根据谐波信息的分析数据，确定在该环境下的合适电抗率参数，并根据无功功率及功率因数，判断是否满足电容器投入定值要求，若满足，则由DSP控制芯片发出投切指令到相应的同步开关控制电路中，控制同步开关执行投切操作，这样就完成了整个现场谐波环境进行自适应电抗率调节的过程。同步开关控制电路中的同步开关通过相位角技术进行过零投切，实现投入无涌流切除无拉弧的技术指标，这样能提高机械开关的可靠性，提高低压电力电容器的寿命。相比较于现有技术，本实用新型的电抗率自适应型低压电力电容器设计了多级串联电抗器的投切选择，采用DSP控制芯片计算低压电力网中的各次谐波含量，根据各次谐波含量控制各级串联电抗器的投切，实现了现场谐波环境进行自适应电抗率的调节，以到达补偿容量和可靠性的最佳状态，大大降低了项目的前期测试和后期维护费用，非常适用于低压电力系统中谐波环境较恶劣的场合。优选地，所述同步开关控制电路包括光耦隔离器、整流二极管、电阻和同步开关，光耦隔离器的第一输出管脚与三相线中的一相线相连，第二输出管脚接地，光耦隔离器的第一输入管脚和第二输入管脚上并联有反向的整流二极管，光耦隔离器的第一输入管脚通过电阻与电抗器相连，电阻与电抗器的连接处与光耦隔离器的第二输入管脚之间连接有同步开关，同步开关与DSP控制芯片相连。优选地，所述异常检测保护电路包括用于温度检测的过温检测电路、用于电流检测的过流检测电路、用于电压检测的过压检测电路、欠压检测电路和过谐波检测电路，DSP控制芯片分别与过温检测电路、过流检测电路、过压检测电路、欠压检测电路和过谐波检测电路相连。本实用通过各检测电路，可实现在电压过零的时候才将同步开关投入，从而避免了涌流，当系统运行出现过温、过压、欠压或过谐波情况导致设备故障时，DSP控制芯片发出报警信息，控制切断工作电路保证系统正常运行。异常检测保护电路可以避免电路在高危状况下运行，使系统的运行安全可靠性更高。优选地，所述DSP控制芯片内设有主控单元、A/D转换单元、谐波检测单元和存储单元，主控单元分别与A/D转换单元、谐波检测单元和存储单元相连，A/D转换单元分别与谐波检测单元、存储单元、三相电压采样电路、三相电流采样电路和异常检测保护电路相连。 优选地，所述电抗率自适应型低压电力电容器还包括人机接口电路，人机接口电路与DSP控制芯片相连。
图1是本实用新型电抗率自适应型低压电力电容器的电路原理框图。图2是本实用新型电抗率自适应型低压电力电容器中同步开关控制电路与电抗器连接的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例进一步详细说明本实用新型，但本实用新型的保护范围并不限于此。参照图1，本实用新型电抗率自适应型低压电力电容器，包括DSP控制芯片、三相电压采样电路、三相电流采样电路、异常检测保护电路、多级用于控制开关通断的同步开关控制电路、多个电抗器、低压电力电容器和人机接口电路，DSP控制芯片分别与三相电压采样电路、三相电流采样电路、异常检测保护电路、同步开关控制电路和人机接口电路相连。多级在图1中用字母N表示，N为阿拉伯数字，则多级同步开关控制电路分别为第一级同步开关控制电路、第二级同步开关控制电路及第N级同步开关控制电路，相应的，电抗器也包括第一级电抗器、第二级电抗器和第N级电抗器。DSP控制芯片内设有主控单元、A/D转换单元、谐波检测单元和存储单元，主控单元分别与A/D转换单元、谐波检测单元和存储单元相连，A/D转换单元分别与谐波检测单元、存储单元、三相电压采样电路、三相电流采样电路和异常检测保护电路相连。人机接口电路让使用者能够直观、便捷的显示本实用新型的工作状态，实现实时监控。各级同步开关控制电路上分别依次与电抗器和低压电力电容器串联，低压电力电容器的另一端与中性线相连，各级同步开关控制电路的另一接线端连接有三相线中的一相线。参照图2，同步开关控制电路包括光耦隔离器U1、整流二极管D1、电阻R1、电阻R2和同步开关Kl。光I禹隔尚器Ul的第一输出管脚a与三相线中的一相线相连,第二输出管脚b接地，光耦隔离器Ul的第一输入管脚e和第二输入管脚d上并联有反向的整流二极管Dl，整流二极管Dl与光耦隔离器Ul中的发光二极管反向，光耦隔离器Ul的第一输入管脚e通过电阻Rl与电抗器LI相连，电阻Rl上并联有电阻R2。电阻Rl与电抗器LI的连接处与光耦隔离器Ul的第二输入管脚d之间连接有同步开关Kl，同步开关Kl的控制端F和g与DSP控制芯片相连，电抗器LI的另一端与低压电力电容器C相连。异常检测保护电路包括用于温度检测的过温检测电路、用于电流检测的过流检测电路、用于电压检测的过压检测电路、欠压检测电路和过谐波检测电路，DSP控制芯片分别与过温检测电路、过流检测电路、过压检测电路、欠压检测电路和过谐波检测电路相连。本实用通过各检测电路，可实现在电压过零的时候才将同步开关投入，从而避免了涌流；当电压稳定后，使磁保持继电器吸合导通，切出同步开关，磁保持继电器的主回路接触电阻小，功耗小，不发热也没有任何谐波产生；切出时，将同步开关投入，磁保持继电器切出，同步开关导通信号撤销，利用同步开关电流过零关断的特性，实现电流过零自动关断。由于同步开关和磁保持继电器能耗低，速度快，稳定性好，故满足了本实用新型低能耗，反应敏感，产品寿命周期长，成本成倍降低的特点，使本实用新型的安全性得到了大大提高。当系统运行出现过温、过压、欠压或过谐波情况导致设备故障时，DSP控制芯片发出报警信息，控制切断工作电路保证系统正常运行，异常检测保护电路可以避免电路在高危状况下运行，使系统的运行安全可靠性更高。本实用新型在工作时首先完成DSP控制芯片、三相电压采样电路、三相电流采样电路、异常检测保护电路和同步开关控制电路的自检，检测各电路是否正常，如果正常，则开始工作。首先，三相电压采样电路和三相电流采样电路采集环境现场低压电力网三相电中的实时电压和电流，DSP控制芯片接收三相电压采样电路和三相电流采样电路输出的实时电压和电流采样信息，并绘制出实时的波形分析图，在DSP控制芯片的处理下，可以得到系统电压和系统电流的各次谐波含量，并计算出无功功率及功率因数。此时，DSP控制芯片根据谐波信息的分析数据，确定在环境下的合适电抗率参数，并根据无功功率及功率因数，判断是否满足电容器投入定值要求，若满足，则由DSP控制芯片发出投切指令到相应的同步开关控制电路中，控制同步开关执行投切操作，这样就完成了整个现场谐波环境进行自适应电抗率调节的过程。上述说明中，凡未加特别说明的，均采用现有技术中的常规技术手段。
权利要求1.一种电抗率自适应型低压电力电容器，其特征在于，所述电抗率自适应型低压电力电容器包括DSP控制芯片、三相电压采样电路、三相电流采样电路、异常检测保护电路、多级用于控制开关通断的同步开关控制电路、多个电抗器和低压电力电容器，DSP控制芯片分另IJ与三相电压采样电路、三相电流采样电路、异常检测保护电路和同步开关控制电路相连，各级同步开关控制电路上分别依次与电抗器和低压电力电容器串联，低压电力电容器的另一端与中性线相连，各级同步开关控制电路的另一接线端连接有三相线中的一相线，同步开关控制电路内设有同步开关；DSP控制芯片接收并处理三相电压采样电路和三相电流采样电路输出的电压、电流采样信息，DSP控制芯片输出投切信号到各级同步开关控制电路中，同步开关控制电路控制对应的同步开关投切。
2.根据权利要求1所述的电抗率自适应型低压电力电容器，其特征在于，所述同步开关控制电路包括光耦隔离器、整流二极管、电阻和同步开关，光耦隔离器的第一输出管脚与三相线中的一相线相连，第二输出管脚接地，光耦隔离器的第一输入管脚和第二输入管脚上并联有反向的整流二极管，光耦隔离器的第一输入管脚通过电阻与电抗器相连，电阻与电抗器的连接处与光耦隔离器的第二输入管脚之间连接有同步开关，同步开关与DSP控制芯片相连。
3.根据权利要求1所述的电抗率自适应型低压电力电容器，其特征在于，所述异常检测保护电路包括用于温度检测的过温检测电路、用于电流检测的过流检测电路、用于电压检测的过压检测电路、欠压检测电路和过谐波检测电路，DSP控制芯片分别与过温检测电路、过流检测电路、过压检测电路、欠压检测电路和过谐波检测电路相连。
4.根据权利要求1所述的电抗率自适应型低压电力电容器，其特征在于，所述DSP控制芯片内设有主控单元、A/D转换单元、谐波检测单元和存储单元，主控单元分别与A/D转换单元、谐波检测单元和存储单元相连，A/D转换单元分别与谐波检测单元、存储单元、三相电压采样电路、三相电流采样电路和异常检测保护电路相连。
5.根据权利要求1所述的电抗率自适应型低压电力电容器，其特征在于，所述电抗率自适应型低压电力电容器还包括人机接口电路，人机接口电路与DSP控制芯片相连。
专利摘要本实用新型涉及一种电抗率自适应型低压电力电容器包括DSP控制芯片、三相电压采样电路、三相电流采样电路、异常检测保护电路、多级用于控制开关通断的同步开关控制电路、多个电抗器和低压电力电容器，各级同步开关控制电路上分别依次与电抗器和低压电力电容器串联，低压电力电容器的另一端与中性线相连，各级同步开关控制电路的另一接线端连接有三相线中的一相线，同步开关控制电路内设有同步开关。本实用新型设计了多级串联电抗器的投切选择，采用DSP控制芯片计算低压电力网中的各次谐波含量，根据各次谐波含量控制各级串联电抗器的投切，实现了现场谐波环境进行自适应电抗率的调节。
文档编号H02J3/01GK203071580SQ20132006101
公开日2013年7月17日 申请日期2013年1月30日 优先权日2013年1月30日
发明者黄海宇, 王莉, 马庆华, 楼科 申请人:杭州得诚电力科技有限公司