一种家用低压三相平衡补偿插座

本实用新型涉及一种家庭用节电装置，尤其应用于节能插座的三相平衡补偿节电装置。

背景技术：

由于电力需求涉及全社会各行各业，因而通常用电量增速与gdp增速呈现较强的相关性。但是传统的低压无功补偿设备无法对民用负载进行补偿，三相补偿一般都是用于工业用电，此类设备通常只采集单一信号于三相电容器，并且电力系统的负载大多为感性负载，会产生无功功率，使得负载电流相位滞后于电压，相角差越大，无功功率需求越大，要供给固定的有功功率，势必提高电流而增加线路损耗。传统的三相低压无功补偿装置接触式投切电容器组，有简单便捷成本低的特点，但是响应速度较慢，冲击电流和分级震荡会对电容的寿命造成很大的影响，因此提高无功功率无疑是解决电能质量问题的首要任务。

针对现有无功功率补偿装置来说不是针对家庭个人，主要是针对一个电力片区，传统三相低压无功补偿方式仅适用于对感性电机的无功补偿等场合，当负载为居民用户时，现有家用补偿装置都存在外挂固定式装置或适用场景限制，以及三相不平衡的情况等的问题，使得入户式补偿非常受条件限制和使用不方便。

cn202772581u公开了一种采集三相电参数功能的一种功率补偿节电器，设计了放置构件的壳体，可以使负载工作电流减少1/2左右，但其是外附式装置，需要安装在插孔上补偿，体积大，没有从根本源头上解决家庭使用无功补偿装置的便携性。

cn103023042a公开了一种三相电容投切无功补偿器，可以实现精细的补偿，抗击能力强，但其应用于配电辅助领域，不适用于小家庭内直接使用在居民负载上进行源头补偿，不能够应用于每一户家庭内部。

cn200950541y公开了一种三相自动平衡无功补偿式节电器和电器输出电路，能够实现自动切换控制器和无功补偿器，提高了安全性和节点效率，但其补偿只能三相同时补偿的方式，不能单相精确补偿。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于对上述现有技术不足提出了一种三相电插座的分组投切型无功补偿器。

发明思想：三相电插座无功补偿插座是根据采集的数据计算分析后实施恰当的分级投切，二级单项投切有效精确的平衡了三相无功和有功的功率，红蓝绿led显示提醒插排补偿是否正常运行、安全的状态。

本实用新型的目的是通过以下的技术方案实现的：

一种家用低压三相平衡补偿插座，是由数据采集电路、主控芯片、分组电容补偿装置、继电器保护电路组成，在三相插座内设有分级投切电路②和分级投切电路③，第一级投切补偿中设有电感al1、电感bl2、电感cl3和电容ak1,电容bk2和电容ck3串联后分别与插座a相、b相和c相相连，反向并联晶闸管at1、晶闸管bt2、晶闸管ct3接入电感al1、电感bl2、电感cl3和电容ak1、电容bk2、电容ck3之间；第二级投切补偿设有电感dl4、电感el5、电感fl6输出端分别与电容dk4、电容ek5、电容fk6一一对应相连接，电感输入端分别与插座a相、b相和c相输出端一一对应相连，三相插座输入端abc相接入分级投切补偿电路，abc三相输出端经光耦电路与负载相连,另外一相直接接地。

有益效果：从原理上分析，可做到无差调节，使无功损耗降为零，补偿精度更高，能自动即时监控相位角，再补偿无功电流减少其电线中的流通，降低电能的损耗，提高线路使用寿命和用电利用率。本实用新型不受使用场合约束，应用范围广，稳定性高。避免了容易造成不安全事故的隐患和待机设备的电流浪费现象。其插座制作成本低，安全系数高，应用领域广泛。

附图说明

图1为家用低压三相平衡补偿插座电路结构图

图2为家用低压三相平衡补偿插座补偿电路图

图3为附图1中①部分三相插孔供电图

图4为附图1中②部分插孔内部第二层补偿电路图

图5为附图1中③部分插孔内部第一层补偿电路图

图6为家用低压三相平衡补偿插座运行逻辑图

图7为家用低压三相平衡补偿插座无功补偿分级补偿流程图

l1电感a，l2电感b，l3电感c，l4电感d，l5电感e，l6电感f，k1电容a,k2电容b，k3电容c，k4电容d，k5电容e，k6电容f，t1晶闸管a，t2晶闸管b，t3晶闸管c，

ⅰ为接地线,ⅱ为a相接线，ⅲ为b相接线，ⅳ为c相接线，

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步地详细说明：

一种家用低压三相平衡补偿插座，是由数据采集电路、主控芯片、分组电容补偿装置、继电器保护电路组成，在三相插座内设有分级投切电路②和分级投切电路③，第一级投切补偿中设有电感al1、电感bl2、电感cl3和电容ak1,电容bk2和电容ck3串联后分别与插座a相、b相和c相相连，反向并联晶闸管at1、晶闸管bt2、晶闸管ct3接入电感al1、电感bl2、电感cl3和电容ak1、电容bk2、电容ck3之间；第二级投切补偿设有电感dl4、电感el5、电感fl6输出端分别与电容dk4、电容ek5、电容fk6一一对应相连接，电感输入端分别与插座a相、b相和c相输出端一一对应相连，三相插座输入端abc相接入分级投切补偿电路，abc三相输出端经光耦电路与负载相连,另外一相直接接地。

一个家用低压三相平衡补偿插座，由数据采集电路、主控芯片、分组电容补偿装置、继电器保护电路组成；在三相插座内设有分级投切电路②和分级投切电路③，电路结构如图1所示，第一级投切补偿中设有电感al1、电感bl2、电感cl3和电容ak1,电容bk2和电容ck3串联后分别与插座a相、b相和c相相连，反向并联晶闸管at1、晶闸管bt2、晶闸管ct3接入电感al1、电感bl2、电感cl3和电容ak1、电容bk2、电容ck3之间；第二级投切补偿设有电感dl4、电感el5、电感fl6输出端分别与电容dk4、电容ek5、电容fk6一一对应相连接，电感输入端分别与插座a相、b相和c相输出端一一对应相连，三相插座输入端abc相接入分级投切补偿电路，abc三相输出端经光耦电路与负载相连,另外一相直接接地。

本实用新型所用主控芯片型号为msp430f449芯片。当主控芯片msp430f449将采集到的电压电流数据进行处理后，计算出各个参数，得到准确的三相补偿无功量，然后进行分级投切，择优进行三角形电容组投切后计算功率因数查看范围，判断是否进行下一步单相精补偿分组投切，如果一次投切后功率因数值满足设定值，则不用进行二次投切，直接待机，等待下一步指令。当设备需补偿容量超过插排补偿范围时，插排上方led灯显示红色，插排正常运行则显示绿色，待机状态显示蓝色。故可三相同时投切，或者再进行精确的单相补偿，使得无功补偿装置快而准的补偿，有效的减少能量损耗，提高电的利用率。

家用低压三相平衡补偿插座运行如图5所示，芯片初始化，当有负载插入时，无功功率逐渐增大，芯片将检测到的电压电流数据带入公式，将结果带入补偿范围进行判断，当数值高于需要无功补偿时，进行电容投切补偿；当数值低于需要无功补偿时，进入待机休眠状态。

运行过程，用户开始使用插座后，根据主控芯片msp430f449实时监控采集到的电流电压数据，根据公式(p为有功功率，q为无功功率)，计算无功功率因数，进而判断是否在需要无功补偿的范围内，再进行无功优化补偿的分析与计算，如果需要补偿的话，首先进行三相统一投切补偿，补偿部分为图1插排电路图中的③部分，具体电路如图4所示。补偿结束后再通过计算误差是否需要单相补偿，其次再进行二次电容投切分级单项精度补偿，补偿部分为图1插排电路图中的②部分，具体电路如图3所示。循环计算过程，直到达到补偿效益最优为止。通过待机检测监控参数波动，重复上述工作过程。