一种新型电化学电容器的制作方法

技术特征：

1.一种新型电化学电容器，其特征在于，该新型电化学电容器包括：微处理器、电容器温度检测电路、过零检测电路、BL8203、脉冲变压器、SPI总线、掉电检测电路、人机交互界面模块、485通信电路、第一RJ45通讯口、电能计量电路、第二RJ45通讯口、电流信号传感电路、复合开关电路；

电容器温度检测电路、过零检测电路、BL8203、脉冲变压器、SPI总线、掉电检测电路、人机交互界面模块、485通信电路均通过信号连接微处理器；485通信电路连接第一RJ45通讯口，PI总线连接电能计量电路；电能计量电路连接第二RJ45通讯口；第二RJ45通讯口连接电流信号传感电路；BL8203、脉冲变压器均通过信号连接复合开关电路；

所述电能计量电路实时检测三相电网，并通过SPI总线将采集到的数据发送给微处理器；所述的数据包括功率因数、无功功率、有功功率、电压、电流、谐波；

电流信号传感电路用于采集电网突变数据信号，并通过第二RJ45通讯口传输给电能计量检测电路；

人机交互界面模块用于选择人机交互界面的自动或手动状态，还用于设置新型电化学电容器的相关参数和查询相关数据内容。

2.如权利要求1所述的新型电化学电容器，其特征在于，电能计量电路由三片BL6523B和分压电阻组成；复合开关电路由磁保护继电器和单向可控硅组成。

3.如权利要求1所述的新型电化学电容器，其特征在于，新型电化学电容器电能检测方法包括：电能计量检测电路实时检测三相电网，并通过SPI总线将采集到的数据发送给微处理器M0516LDN，数据包括:功率因数、无功功率、有功功率、电压、电流、谐波；当电网突变时，电能计量电路会产生一次中断并通知微处理器及时做出处理；电能计量电路所需的电流采样电路由外部微型电流互感器采样电路将输出信号通过第二RJ45通讯端向RY6523B提供所需的电流信号采样；电压信号通过电阻分压电路，并将三相电压信号实时地向RY6523B提供；外部无功补偿控制器通过第一RJ45通讯端向485通讯电路传递命令或接收数据；

当系统处在自动状态，并接收到无功补偿控制器的动作命令时，微处理器检测到过零信号，并且电容器的温度在允许范围内，电网电压正常，在第二个过零信号到来时触发脉冲变压器触发反并联单向可控硅电路，在确保可控硅正常导通时，驱动RY8023电路触发磁保持继电器；

当磁保持继电器完全工作时，向脉冲变压器发信号关闭反并联单向可控硅使其从复合开关电路中断开，由磁保持继电器保持导通状态，电容器投入电网；

若切断电容器信号，首先向脉冲变压器发信号触发反并联单向可控硅电路使其完全导通，驱动RY8023电路反向触发磁保持继电器使其从电网上安全断开；微处理器检测电网的电流过零信号，当电流过零时，向脉冲变压器发触发信号使其关断，此时复合开关完全从电网上断开。

4.如权利要求1所述的新型电化学电容器，其特征在于，所述过零检测电路检测电磁开关两端的过零点，采用双光耦组成的过零检测电路，过零信号由光耦进行隔离，并且过零信号通过SYS端向微处理器提供一个电网电压过零的信号；

电能计量电路集成电压监测电路，检测掉电状；用于可编程增益调整和相位补偿；给出功率因子、电流、电压有效值、线频率参数；还用于失压过压检测、电流电压峰值检测、过零检测；按需要给出中断请求信号；电能计量电路还提供SPI通信接口，用于数据传输；

微处理器实时检测复合开关电路分断时两端的电压和复合开关电路闭合时间，控制复合开关电路在电压过零点时闭合；通过检测复合开关电路动静点的电流和复合开关电路的断开时间，控制复合开关电路在电流过零点时断开，实现零投切；使复合开关电路产生的涌流很小，不发生燃弧。

5.如权利要求4所述的新型电化学电容器，其特征在于，投切算法包括：

按照电容组容量及系统所需无功量进行容量配置，构成多级容量投切；N组电容按一定比例2ⁿ-1级不等容量投切；每级容量对应一组编码，每级容量对应一功率因数段；补偿容量由以下公式计算：

$Q_C=P_m(tg\mathrm{\θ}1-tg\mathrm{\θ}2)=P_m(\sqrt{\frac{1}{{{\mathrm{cos\θ}}_1}^2}-1-\sqrt{\frac{1}{{{\mathrm{cos\θ}}_2}^2}}}-1)$

P_m为日平均有功功率(K_var)，

cosθ₁为补偿前的功率因数。

cosθ₂为补偿后的功率因数，所需补偿容量Q_c(K_var)；

补偿容量满足以下公式：

$P_m\left(\sqrt{\frac{1}{{{\mathrm{cos\θ}}_1}^2}-1-\sqrt{\frac{1}{{{\mathrm{cos\θ}}_2}^2}}}-1\right)\≤Q_c\≤P_m\left(\sqrt{\frac{1}{{{\mathrm{cos\θ}}_1}^2}-1-\sqrt{\frac{1}{{{\mathrm{cos\θ}}_2}^2}}}-1\right)$

当电容容量配置不当将导致编码所对应的功率因数不连续或出现重叠现象，对应的功率因数不连续时因找不到于功率因数段对应的编码段而得不到补偿，出现重叠现象时造成电容容量的浪费；为避免编码所对应的功率因数段不连续或重叠，具体如下：

当补偿功率因数接近给定范围下限为投入第一组电容Q1时，不大于上限值，确定第一组容量的容值并确定其对应的编码；采用通讯方式各台电容器自动把本机电容级对应的机台号上报给电容器智能组网主机；电容器智能组网主机把电容容量及对应的编号放入补偿容量数据库，并按照编码投切算法一次性补偿到位。

6.如权利要求1所述的新型电化学电容器，其特征在于，该掉电检测电路包括网络设备检测单元、报警显示器；

所述的网络设备检测单元，用于检测电容器温度检测电路、过零检测电路、BL8203、脉冲变压器、SPI总线、人机交互界面模块、485通信电路、第一RJ45通讯口、电能计量电路、第二RJ45通讯口、电流信号传感电路、复合开关电路的数据传输是否正常，并将检测的数据传输给微处理器；所述微处理器对网络设备检测单元传输的数据信息进一步对比，并将异常的数据传输给报警显示器，进行报警显示；

所述网络设备检测单元包括：

信号采集模块，所述信号采集模块与信号处理模块连接，用于采集电容器温度检测电路、过零检测电路、BL8203、脉冲变压器、SPI总线、人机交互界面模块、485通信电路、第一RJ45通讯口、电能计量电路、第二RJ45通讯口、电流信号传感电路、复合开关电路的实时数据传输信号；

信号处理模块，用于将信号采集模块传输的数据模拟信号转换成八位二进制数字信号，并将数字信号经过处理后传输给微处理器。

7.如权利要求6所述的新型电化学电容器，其特征在于，所述信号采集模块包括采集电容器温度检测电路信号采集器、过零检测电路信号采集器、BL8203信号采集器、脉冲变压器信号采集器、SPI总线信号采集器、人机交互界面模块信号采集器、485通信电路信号采集器、第一RJ45通讯口信号采集器、电能计量电路信号采集器、第二RJ45通讯口信号采集器、电流信号传感电路信号采集器、复合开关电路信号采集器并均通过信号与信号处理模块连接。

8.如权利要求6所述的新型电化学电容器，其特征在于，信号采集模块的信号采集方法包括：

首先，用感知设备在独立的采样周期内对目标信号x(t)进行采集，并用A/D方式对信号进行数字量化；

然后，对量化后的信号x(i)进行降维；

最后，对降维后的信号进行重构；其中t为采样时刻，i为量化后的信号排序；

对量化后的信号进行降维，具体是对量化后的信号通过有限脉冲响应滤波器的差分方程其中h(0),…,h(L-1)为滤波器系数，设计基于滤波的压缩感知信号采集框架，构造如下托普利兹测量矩阵：

则观测其中b₁,…,b_L看作滤波器系数；子矩阵Φ_FT的奇异值是格拉姆矩阵G(Φ_F,T)＝Φ′_FTΦ_FT特征值的算术根，验证G(ΦF,T)的所有特征值λi∈(1-δ_K,1+δ_K),i＝1,…,T，则Φ_F满足RIP，并通过求解如下公式(1)最优化问题来重构原信号：

$\begin{array}{ccc}\underset{x}{min}\left|\right|x|{|}_1& s.t.& y={\mathrm{\Φ}}_x\end{array}---\left(1\right)$

即通过线性规划方法来重构原信号，亦即BP算法；

针对实际压缩信号，如电流或电压信号的采集，则修改Φ_F为如下形式：

如果信号在变换基矩阵Ψ上具有稀疏性，则通过求解如下公式(2)最优化问题，精确重构出原信号：

$\begin{array}{cccc}\underset{\mathrm{\α}}{min}& \left|\right|\mathrm{\α}|{|}_1& s.t.& y={\mathrm{\Φ}}_x=\mathrm{\Φ}\mathrm{\Ψ}\mathrm{\α}=\mathrm{\Ξ}\mathrm{\α}\end{array}---\left(2\right);$

其中Φ与Ψ不相关，Ξ称为CS矩阵。

9.如权利要求6所述的新型电化学电容器，其特征在于，信号处理模块的信号处理方法包括：

对接收信号s(t)进行非线性变换，按如下公式进行：

$f\[s\left(t\right)\]=\frac{s\left(t\right)*ln\left|s\left(t\right)\right|}{\left|s\left(t\right)\right|}=s\left(t\right)c\left(t\right);$

其中A表示信号的幅度，a(m)表示信号的码元符号，p(t)表示成形函数，f_c表示信号的载波频率，表示信号的相位，通过该非线性变换后得到：

$f\[s\left(t\right)\]=s\left(t\right)\frac{ln\left|Aa\left(m\right)\right|}{\left|Aa\left(m\right)\right|}.$