专利名称：智能无功控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种补偿无功功率的装置，特别涉及一种智能无功控制器。
技术背景在供电系统中，提高功率因数至关重要，它直接关系到输电线路的电能损耗、供电的经 济性和质量。功率因数检测是交流功率中最常用的功能，可是在实际检测中功率因数随负载 变化是一个不确定值，对功率因数补偿分析的确定带来一定困难，因此，功率因数的补偿措 施一直为电力部门和用户所重视。目前，在380V电网系统中，国内一般所采用的是固定电容器补偿方式。 传统的功率因数补偿器多采用分立元件或小规模集成电路设计制造，功能比较单一，可 靠性低且误差大。若按负载所需的无功来补偿，补偿精度可以很高，但控制较复杂，现有的 分立元件补偿控制器无法实现。发明内容本实用新型提供一种可靠性高、控制简单的智能无功控制器。为达到上述目的，本实用 新型采用如下技术方案，所述的智能无功控制器包括电流采样整形电路、电压采样整形电 路、接口电路、微机控制单元和输出电路。电流采样整形电路将采集到的电流信号转换为电 压信号，并对其进行放大，电压采样整形电路采集到电压信号，并对其进行放大；两个放大后的电压信号一起输入到接口电路，接口电路中将两个电压信号分别转换为方波信号后，送 入微机控制单元，换算出电网功率因数，将此功率因数与给定的功率因数进行比较，比较结 果由输出电路输出。为了使用户能够对功率因数进行实时观测，与微机控制单元连接有数码显示电路，四位 数码管显示出实时的功率因数。釆用本实用新型智能无功控制器后，用户能够对电网功率因数进行自动检测和控制，其 数字显示功能便于用户进行实时观测功率因数。
图1为本实用新型电路工作原理图；图2为电流、电压采样整形电路图；图3为微机控制单元和输出电路图；图4为数码显示电路图；图5为数模转换接口电路图；图6为本实用新型功率因数比较示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型的具体实施方式
作进一步描述。图1所示为本实用新型电路工作原理图。电流采样整形电路将采集到的电流信号转换为 电压，并对其进行放大，同时，电压采样整形电路采集到电压信号，并对其进行放大；接着， 放大后的电压信号与上述由电流信号转换和放大后得到的电压一起进入接口电路，在接口电 路中，两者分别转换为方波；然后将其送入微机控制单元的中心部分单片机，由单片机换算 出电网功率因数，通过输出电路输出；与微机控制单元连接有数码显示电路，四位数码管显 示实时的功率因数；与微机控制单元连接有复位电路和时钟电路，当按下复位键时，重新开 始计时。图2为电流、电压采样整形电路图。如图所示，电流信号经专用电流互感器转换为电压 后，由运算放大器放大，然后与电压信号一起，分别经电压比较器LM311转换为方波。此外， 连接有定时电路NE555和稳压电路7805。图3为微机控制单元和输出电路图。电流、电压采样整形电路输出的模拟方波信号以地 址形式进入单片机80C31，单片机80C31中的8位地址输出给地址锁存器74HC373,同时地址 锁存器74HC373的8位地址存储在程序存储器27C64中。单片机检测出电流、电压方波信号 的相位差，经过换算得出电网功率因数，电压、电流方波信号经过整流后，经过低通滤波器 后进入模数转换器ADC0809，将模拟信号转化为数字信号。从单片机80C31输出的3位地址 经三输入、八输出译码器74HC138进入可编程并行接口 82C55中，当按下复位键时，输出地 址信号进入四重二输入与非门74HC00，四重或非门CD4001、 2位二进制串行计数器/分频器 CD4040，与74HC00相连接。图4是数码显示电路图。由微机控制单元输出的数字信号进入数码显示电路，数码显示 电路为四位LED数码显示，每个数码管带有一片数码管驱动芯片74HC164,数码管所显示的为功率因数，显示方式为一位整数，两位小数，最左边一位是符号位，超前显示"-"，滞后 和适中不显示，功率因数的超前、适中和滞后分别在左边三个发光二极管指示，右边有两个 发光二极管， 一个为过压报警指示，另一个为控制其进入闭锁后的指示。图5为模数转换接口电路图，由单片机80C31输出的6位模拟信号进入PK2，经转换后 输出4位模拟信号，然后进入模数转换器AD0809开始模数转换。图6为本实用新型功率因数比较示意图。如图所示，横坐标为电网有功功率P，纵坐标 为无功功率Q， Cl、 C2、 C3、 C4为电网中每组电容的容量。当有功功率较高，也即负载较大 时，如图中的1点，该点位于C0S0^0.9的曲线之上，功率因数处于滞后状态。当投入一组 电容后，工作点转移到2点，该点位于横坐标和C0SC^0.9的曲线之间，处于功率因数合适 范围。当有功功率较低时，负载较小，如图中的3点，该点位于C0SO^0.9的曲线之上，功 率因数处于滞后状态。当投入一组电容后，工作点转移到4点，该点位于横坐标之下，处于 功率因数超前范围。从图中可以看出，若电容器组的分组电容无功功率为Qp，当有功负载P〈P,时，功率因数 整定在COSO〈0.9时，如果工作点在3点，若投入一组电容器后，工作点跳到4点，电网过 补偿，切除该组电容后，又回到3点，又欠补偿，系统处于投切振荡状况，此时为无效投切。
权利要求1. 一种智能无功控制器，其特征在于包括电流采样整形电路、电压采样整形电路、接口电路、微机控制单元和输出电路；电流采样整形电路将采集到的电流信号转换为电压信号，并对其进行放大，电压采样整形电路采集到电压信号，并对其进行放大；两个放大后的电压信号一起输入到接口电路，接口电路中将两个电压信号分别转换为方波信号后，送入微机控制单元，换算出电网功率因数，将此功率因数与给定的功率因数进行比较，比较结果由输出电路输出。
2、 按照权利要求1所述的智能无功控制器，其特征在于，所述的接口电路包括电压比较 器LM311和稳压电路7805，两个电压信号经过稳压电路7805进入电压比较器LM311，分别转 换为方波信号。
3、 按照权利要求1所述的智能无功控制器，其特征在于，所述的微机控制单元以单片机 80C31为中心，包括地址锁存器74HC373、程序存储器27C64、可编程并行接口 82C55和模数 转换器ADC0809，方波信号进入单片机80C31后，转换为8位地址，8位地址经过地址锁存器 和程序存储器，进入可编程接口 82C55,输出模拟的功率信号，经过模数转换器ADC0809转 换为数字信号。
4、 按照权利要求3所述的智能无功控制器，其特征在于，所述单片机80C31输出3位地 址经三输入、八输出译码器74HC138,进入可编程并行接口 82C55中，当按下复位键时，输 出地址信号进入四重二输入与非门74HC00，四重或非门CD4001、 2位二进制串行计数器/分 频器CD4040,与74HC00相连接。
5、 按照权利要求1所述的智能无功控制器，其特征在于，所述微机控制单元连接有数码 显示电路，每个数码管带有一片数码管驱动芯片74HC164,从微机控制单元得出的功率因数 通过数码管显示出来。
专利摘要本实用新型公开了一种智能无功控制器，为解决传统无功补偿控制器控制复杂、可靠性低的问题而设计。该智能无功控制器包括电流采样整形电路、电压采样整形电路、接口电路、微机控制单元和输出电路。首先，电流采样整形电路、电压采样整形电路分别将采集到的电流、电压信号进行转换和放大，接着将其送入接口电路转换为方波，然后将其送入微机控制单元的中心部分单片机，由单片机换算出电网功率因数，通过输出电路输出；最后，将此功率因数与给定的功率因数进行比较，从而采取不同的控制措施。采用本实用新型智能无功控制器后，用户能够对电网功率因数进行实时检测和控制，可靠性高、控制简单。
文档编号G05F1/70GK201118247SQ20072012651
公开日2008年9月17日 申请日期2007年8月8日 优先权日2007年8月8日
发明者林元勤 申请人:林元勤