专利名称：一体化智能可变电容器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电容器，具体涉及一种一体化的输出电容量值可控且可变的电 容器，可用于电网供电系统中无功功率补偿和谐波消除装置使用。
背景技术：
由于非线性用电(感性负载和容性负载)的大量存在，在电力网络建设、改造和 运行过程中，消除由此产生的无功功率和谐波成为必不可少的需求。如何更加有效地补 偿无功功率和消除谐波，提高电能质量，已成为现代电网运行和管理的关注焦点。现有的无功补偿和消谐技术中，一般都采一个(组)固定值的电容器，虽然可以 获得不同级的电容值，但因其获得的电容值与实际控制需要的电容值之间可能存在较大 差异，往往与负载网络电流、相位、谐波等变化的多样性、随机性和频繁性不相适应， 不能实现较精确的控制。由于此，还带来了针对性治理系统无功功率和谐波困难。比 如系统建设或改造时，以预测的3次、5次、7次谐波为治理对象，并按此设计和和施 工，那么系统运行时产生的9次、11次、13次……谐波和间谐波(整数谐波以外的谐波) 均不能得到治理，而系统建设/改造后的运行状态变化是很难预测的。在现代电力系统 的实际运行中，无功功率和谐波的不断变化往往是常态，而设计的治理方案又因网络负 载特性的不断变化，往往会蜕变为针对特例的对策。治理对策不能及时随着谐波频率的 漂移而变化，电能质量就不能得到根本的改善。换言之，当负载经常发生变化时，采用现有技术将不能精准地进行补偿或消 谐，因为预先配置的电容器与需要投入的电容量值不相匹配，不能满足系统的实际需 求。另一方面，由于需要采用多个电容器搭建，在构建每个无功功率补偿装置时， 都需要进行电容器组的选择，电路的构建，建立控制系统等一系列工作，实现起来比较 复杂，导致了成本的增加。另外，因无法或不易做成标准模块，不利于快速维护和安 装，施工效率低，特别是注重时效和用电连续性的场合发生故障时不能做到快速恢复会 带来较大的损失。
发明内容
本发明目的是提供一种一体化智能可变电容器，可以根据实际需要，由控制系 统控制，在设定范围内提供所需的电容量值，以达到无功补偿或消除谐波的最佳功效。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是一种一体化智能可变电容器，包 括壳体及设置于壳体内的电容器组，所述电容器组中包括多个电容器基本单元，以各电 容器基本单元中最小的电容量值为基数，各电容器基本单元的电容量值相对于基数的倍 率，分别对应一种数值编码体系中的具有位权的数码值，通过接入某一电容器基本单元 或者多个电容器基本单元的并联获得可控且可变的输出电容值；具有控制系统和投切机 构，所述投切机构连接控制各电容器基本单元的接入或断开，所述控制系统包括控制信号接收装置、编码方案生成装置，编码方案生成装置根据控制信号接收装置接收到的控 制信号生成编码，控制投切机构的动作，实现所需电容值的输出。上述技术方案中，通过电容可变的编码和控制方法，达成电力系统快速改善电 能质量和电网安全的目的。上位机(自动或人工)发出所需电容值的指令，控制信号接 收装置接收后，由编码方案生成装置根据电容器基本单元的编码形式，生成对应所需的 编码，由投切机构控制电容器基本单元的组合投切。在实际实现时，电容器可以设置人机界面；投切机构可以采用冗余设计，实现 投切元件的可替换工作，同时设置温度监控模块，防止投切元件的过热损伤。由此，可 根据所需电容容量进行实时变动，使得切入主回路的电容量值快速跟随电网需求的变化 而改变，完成精确的无功补偿或消除谐波。上述技术方案中，所述数值编码体系是指可以组合表达各数值的编码方式，可 以采用2进制、十进制、BCD码，以及其他特殊的编码形式。由此，通过一组符合数值 编码要求的电容器，可以根据进制组合出各个对应的电容值。优选的技术方案，所述数值编码体系为二进制编码，各电容器基本单元的电容 量值相对于基数的倍率分别为21，其中i为0 η的整数，1121。η的值与电容数量有关。或者，所述数值编码体系为BCD编码，各电容器基本单元的电容量值相对于基 数的倍率分别为ZXlO^其中，i为0 3的整数，j为0 η的整数，11劝。η的值与 电容可变范围有关，本领域技术人员可以根据设计要求选取。例如，由η个不同电容量值的电容器基本单元组成一个可变电容组合模块，可
按要求输出实际需求的电容量共Σ C( ，m)个。 基本配置lkvar、2kvar、4kvar、8kvar共4个电容器基本单元，就可以输出电容
量值精度为lkvar，0 15kVar连续可调的可变电容器(级次为Σ C(4,m)=15个)。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点1.采用本发明，可以做到电容器任意精度和任意范围的调节，可以方便地制成 标称系列产品和根据特殊需要定制特殊规格的产品；本发明的电容器可以应用于电力网 电能质量控制，也可应用于电子电路设计分析测试。2.本发明的电容器为一体式结构，使用时，只需连接上位机并接入电路即可， 不需要另行设计搭建，可以形成标准化的产品，有利于工业化实现，降低无功功率补偿 装置的成本。3.本发明为动态精准无功补偿、动态精确消谐提供了一条有效途径。
图1为实施例一的电路框图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述实施例一参见图1所示，一种一体化智能可变电容器，包括壳体及设置于壳体内的电容器组，所述电容器组中包括多个电容器基本单元，以各电容器基本单元中最 小的电容量值为基数，各电容器基本单元的电容量值相对于基数的倍率，分别对应一种 数值编码体系中的具有位权的数码值，通过接入某一电容器基本单元或者多个电容器基 本单元的并联获得可控且可变的输出电容值；具有控制系统和投切机构，所述投切机构 连接控制各电容器基本单元的接入或断开，所述控制系统包括控制信号接收装置、编码 方案生成装置，编码方案生成装置根据控制信号接收装置接收到的控制信号生成编码， 控制投切机构的动作，实现电容值的输出。本实施例中，投切机构由控制回路和开关器件构成。控制回路按控制指令产生电、磁、光、声等信号，驱动主回路的开启或关闭 (如继电器触点的闭合/断开；晶闸管的通/断)，通过微小电流控制大电流。常用开关器件可以采用自保持继电器(有触点开关)和晶闸管(无触点开关)。本实施例中，编码方案本身与电容器的容量值无直接关系。本发明引用的编码方案决定电容组合结果，如采用BCD码，用四个位元来表达 一个十进制的数码(二一十进制代码，或称8421码)，4位二进制码共有24= 16种码组。 如下表所示
码组 序号单元数值组合结果 (Kvar)IKvar2 Kvar4 Kvar8 Kvar1000002100013010024110035001046101057011068111079000181010019110101101211011113001112141011131501111416111115 也可以变形应用成特殊编码(括号内为可定义的备用组合)
码组 序号单元数值组合结果 (Kvar)IKvar2 Kvar2Kvar5 Kvar10000021000130100241100350010(2)61010(3)70110481110590001(5)101001611010171211018130011(7)141011(8)150111916111110采用了 BCD编码的基本思路，将四个位元扩展至12个位元，也可称之为一种特 殊编码形式。所谓“特殊编码形式”不排除根据需要给予特别定义并且系统可以编制、存 储、识别、调用的其他适用编码方案。这些方案均可以构成数值在一定分辨率下及设定 范围内的连续变化，因而都能实现本发明的目的，属于本发明的保护范围。实施例二 一种标称值为400kvar，调节精度O.lkvar的可变电容器。采用实
施例一的基本结构，其中，电容器基本单元配置12个单元，选取O.lkvar、0.2kvar,
0.4kvar、0.8kvar、1.6kvar、3.2kvar、6.4kvar、12.8kvar、25.6kvar、51.2kvar、102.4kvar、
204.8kvar,就构成了调节范围为0 409.5kVar连续可调的可变电容器(级次为 12
Σ C(12 m)=4095 个)
m=l 本实施例中，以各电容器基本单元中最小的电容量值即O.lkvar为基数，各电容 器基本单元的电容量值相对于基数的倍率，分别对应于二进制中的具有位权的数码值， 即各倍率分别为 1、2、4、8、16、32、64、128、256、512、1024、2048，对应于二进制 中的数码值为2°、21、22、23、24、25、26、27、28、29、210、211、212。通过并联电容器的 方式，用这12个基本单元，可以获得4096种电容量值。从而，可以随时根据控制系统 的指令，提供所需的电容量值。
权利要求
1.一种一体化智能可变电容器，包括壳体及设置于壳体内的电容器组，其特征在 于所述电容器组中包括多个电容器基本单元，以各电容器基本单元中最小的电容量值 为基数，各电容器基本单元的电容量值相对于基数的倍率，分别对应一种数值编码体系 中的具有位权的数码值，通过接入某一电容器基本单元或者多个电容器基本单元的并联 获得可控且可变的输出电容值；具有控制系统和投切机构，所述投切机构连接控制各 电容器基本单元的接入或断开，所述控制系统包括控制信号接收装置、编码方案生成装 置，编码方案生成装置根据控制信号接收装置接收到的控制信号生成编码，控制投切机 构的动作，实现所需电容值的输出。
2.根据权利要求1所述的一体化智能可变电容器，其特征在于所述数值编码体系 为二进制编码，各电容器基本单元的电容量值相对于基数的倍率分别为21，其中i为0 η的整数，论1。
3.根据权利要求1所述的一体化智能可变电容器，其特征在于所述数值编码体系 为BCD编码，各电容器基本单元的电容量值相对于基数的倍率分别为2'Χ10\其中，i为 0 3的整数，j为0 η的整数，论0。
全文摘要
本发明公开了一种一体化智能可变电容器，包括壳体及设置于壳体内的电容器组，其特征在于所述电容器组中包括多个电容器基本单元，以各电容器基本单元中最小的电容量值为基数，各电容器基本单元的电容量值相对于基数的倍率，分别对应一种数值编码体系中的具有位权的数码值；具有控制系统和投切机构，控制系统包括控制信号接收装置、编码方案生成装置，编码方案生成装置根据控制信号接收装置接收到的控制信号生成编码，控制投切机构的动作，实现电容值的输出。本发明可以做到电容器任意精度和任意范围的调节，可以方便地制成标称系列产品和根据特殊需要定制特殊规格的产品。
文档编号H02J3/01GK102013686SQ201010284160
公开日2011年4月13日 申请日期2010年9月17日 优先权日2010年9月17日
发明者李亚军, 蒋晓刚 申请人:苏州鼎安电子科技有限公司