专利名称：一种低压动态无功补偿装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无功补偿设备，尤其涉及一种低压动态无功补偿装置。
背景技术：
随着经济的快速发展，在电网的供 配电系统中，大量感性负载投入使用，电网负荷波动频繁，使得快速跟踪实时无功功率补偿的问题日益突出，传统的静态无功补偿已无法满足需求。目前，采用切换电容器接触器作为投切电容器的开关，在投入电容瞬时的涌流较大，一般为电容器额定电流In的数十倍，大大超过电容器正常连续运行允许的过电流及接触器主触头的承载能力，容易导致电容器和接触器的损坏；利用接触器分断切除电容器时， 触头间有电弧产生，弧光的作用使接触器的动静触头不能完全分开，电网电压与电容器端电压容易叠加，产生的过电压会将电容器极板损坏；另外，接触器式的电容器切换装置无法补偿变动负荷、冲击性负荷。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术易损坏关键器件且无法实时补偿的缺陷，提供一种低压动态无功补偿装置，该技术方案具有响应速度快且能实现动态实时补偿。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种低压动态无功补偿装置，其包括控制器、多个投切模块、可控硅模块以及与每个投切模块对应的电容器组，在所述投切模块与所述可控硅模块之间设有电抗器，投切模块接收到控制器发送的投切信号， 并通过可控硅模块控制对应的电容器组的投切。在本实用新型所述的低压动态无功补偿装置中，所述装置还包括在三相电与每个所述投切模块之间设置的断路器。在本实用新型所述的低压动态无功补偿装置中，所述电容器组为共补电容器组或者分补电容器组。在本实用新型所述的低压动态无功补偿装置中，所述可控硅模块为晶闸管。在本实用新型所述的低压动态无功补偿装置中，所述投切模块包括单片机、过热保护电路以及分别与所述单片机连接的晶闸管输出信号处理电路、采样端口、晶闸管保护电路、为系统提供电源的电源电路、散热电路和逻辑保护电路，其中，电源电路与过热保护电路连接。在本实用新型所述的低压动态无功补偿装置中，所述投切模块还包括分别与单片机连接的过零检测电路、隔离变压器驱动电路、下载仿真电路、用于指示系统的工作状态的状态指示电路、用于实时检测投切指示信号并滤除干扰信号的投切信号检测电路、看门狗电路以及复位电路，其中，所述工作状态包括运行状态、投切状态、电源状态以及故障状态。在本实用新型所述的低压动态无功补偿装置中，所述单片机包括芯片Atmega48及其外围电路。在本实用新型所述的低压动态无功补偿装置中，所述逻辑保护电路具体包括芯片 SN74HC08、芯片74HC14D及其外围电路。在本实用新型所述的低压动态无功补偿装置中，所述看门狗电路包括芯片 SP706REN及其外围电路。在本实用新型所述的低压动态无功补偿装置中，所述隔离变压器驱动电路包括芯片ULN2004A及其外围电路。实施本实用新型的技术方案，具有以下有益效果投切模块接收到控制器发送的投切信号，并通过可控硅模块控制对应的电容器组的投切，该技术方案具有响应速度快且能实现动态实时补偿。另外，通过采用单片机控制电容器组的投切实现投切的智能化。
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中图I是本实用新型低压动态无功补偿装置的结构示意图；图2是本实用新型投切模块的具体结构示意图；图3是本实用新型单片机的电路图；图4是本实用新型过零检测电路的电路图；图5是本实用新型状态指示电路的电路图；图6是本实用新型投切信号检测电路的电路图；图7是本实用新型隔离变压器驱动电路的电路图；图8是本实用新型逻辑保护电路的电路图；图9是本实用新型晶闸管保护电路的电路图；图10是本实用新型晶闸管输出信号处理电路的电路图；图11是本实用新型仿真下载电路的电路图；图12是本实用新型看门狗电路的电路图；图13是本实用新型复位电路的电路。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。请参阅图1，图I是本实用新型低压动态无功补偿装置的结构示意图，如图I所示， 其包括控制器I、三相交流电2、投切模块4、可控硅模块6以及电容器组7，在所述投切模块 4与所述可控硅模块6之间设有电抗器5，在三相交流电2与所述投切模块4之间设有断路器3，在本实施例中，所述电容器组7为共补电容器组或者分补电容器组。该装置的工作过程简述为投切模块4接收到控制器I发送的投切信号，其通过可控硅模块6控制电容器组 7的投切。值得一提的是，在本实例采用电抗器有效防止了晶闸管导通时电流上升过快对晶闸管带来的损坏，并且防止频繁操作损坏晶闸管，从而保护了关键器件，增强了系统的可靠性，降低了维护成本。应当说明的是，可控硅模块6控制电容器组，在电压过零时投入，电流过零时切除，反应极快，并且运行时无火花、无噪音；可快速频繁投切电容器组7，实现动态实时无功补偿，可适应变动负荷、冲击性负荷的应用。在本实施例中，所述可控硅模块为晶闸管，本领域的技术人员应当了解，在其他的实施例中，可为其他的可控硅模块，在以下的阐述中以晶闸管为例，在此不再赘述。请结合参考图2，图2是本实用新型投切模块的具体结构示意图，如图2所示，所述投切模块包括单片机、过热保护电路、以及分别与单片机连接的晶闸管输出信号处理电路、 采样端口、晶闸管保护电路、电源电路、散热电路、逻辑保护电路、过零检测电路、隔离变压器驱动电路、下载仿真电路、状态指示电路、投切信号检测电路、看门狗电路以及复位电路， 其中，电源电路与过热保护电路连接。下面具体介绍各个部分的内容图3是本实用新型单片机的电路图，如图3所示，单片机包括芯片Atmega48及其外围电路。在本实施例中，通过单片机控制投切信号以实现智能化，并且该单片机还携带有缺相保护及报警功能。过热保护电路采用温控开关检测投切模块的运行温度，当温度过高时，切断电源电路，保护整个系统。在本实施例中，系统温度超过80摄氏度将切断系统电源，温度低至80 摄氏度以下时，恢复供电，进一步提高了系统的自我保护能力。电源电路为系统提供电源，在本实施例中，采用三相交流电的A相和C相之间的线电压380V作为系统的输入电源，该线电压经过变压整流后输出5V供给系统工作。过零检测电路如图4所示，其用于检测线路上电压的过零点，从而实现在电压的过零点投入电容器，同时可用来检测是否缺相。散热电路用于为系统散热，确保系统的工作温度，提高系统运行的稳定性。值得一提的是，单片机控制固定在散热片上的风扇工作，以实现散热电路的功能。状态指示电路如图5所示，其用于指示系统的工作状态，其中，所述工作状态包括运行状态、投切状态、电源状态以及故障状态。在本实施例中，发光二极管D13用于指示故障状态，发光二极管D14用于指示投切状态，发光二极管D15用于指示运行状态、发光二极管D16用于指示电源状态，在此不再赘述。投切信号检测电路如图6所示，其用于实时检测投切指示信号并滤除干扰信号， 也就是说，控制器检测到投切信号后，在电压的过零点投入电容器，在电流的过零点切断电容器。隔离变压器驱动电路如图7所示，其包括芯片ULN2004A及其外围电路。其作用是为了放大电流，提高负载驱动能力。逻辑保护电路如图8所示，其具体包括芯片SN74HC08、芯片74HC14D及其外围电路。电压过零信号经过芯片74HC14D后，输出整形后的方波信号发送至单片机，单片机综合处理后，通过与门，从而提高电流驱动能力，并且控制PWM信号的输出。也就是说，晶闸管的导通通过逻辑电路处理后采用PWM输出控制晶闸管的通断，有效防止投切的误动作，提高了系统运行的可靠性和稳定性。晶闸管保护电路如图9所示，P4和P5分别表示A相的输入接线端和输出接线端。晶闸管关断时，若其阳极电压上升速度过快，很可能造成门极没有触发信号的情况下晶闸管误导通，在晶闸管两端并联RC阻容吸收电路，并且利用电容两端的电压不能突变的特性，从而对晶闸管阳极电压上升率dv/dt起到抑制作用。晶闸管输出信号处理电路如图10所示，该电路可有效的滤除信号中的尖峰脉冲， 为晶闸管提高安全可靠的驱动电流，并且可隔离高压测和低压测。高低压之间采用隔离线圈保证了系统的安全性，这样，安装和维护将更加安全和方便。仿真下载电路如图11所示，该电路采用标准的ISP接口，可方便产品的升级。在本实施例中，米样端口米用 UART (Universal Asynchronous Receiver/ Transmitter,通用异步接收/发器)通信端口或AD采样端口，可根据客户需要灵活配置该采样端口。看门狗电路如图12所示，其包括芯片SP706REN及其外围电路。复位电路如图13所示，本领域的技术人员应当了解，在此不再赘述。相较于现有技术，投切模块接收到控制器发送的投切信号，并通过可控硅模块控制对应的电容器组的投切，该技术方案具有响应速度快且能实现动态实时补偿。另外，通过采用单片机控制电容器组的投切实现投切的智能化。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。
权利要求1.一种低压动态无功补偿装置，其特征在于，其包括控制器、多个投切模块、可控硅模块以及与每个投切模块对应的电容器组，在所述投切模块与所述可控硅模块之间设有电抗器，每个投切模块接收控制器发送的投切信号，并通过可控硅模块控制对应的电容器组的投切。
2.根据权利要求I所述的低压动态无功补偿装置，其特征在于，所述装置还包括在三相电与每个所述投切模块之间设置的断路器。
3.根据权利要求I所述的低压动态无功补偿装置，其特征在于，所述电容器组为共补电容器组或者分补电容器组。
4.根据权利要求2或3所述的低压动态无功补偿装置，其特征在于，所述可控硅模块为晶闸管。
5.根据权利要求2或3所述的低压动态无功补偿装置，其特征在于，所述投切模块包括单片机、过热保护电路以及分别与单片机连接的晶闸管输出信号处理电路、采样端口、晶闸管保护电路、为系统提供电源的电源电路、散热电路和逻辑保护电路，其中，电源电路与过热保护电路连接。
6.根据权利要求5所述的低压动态无功补偿装置，其特征在于，所述投切模块还包括分别与所述单片机连接的过零检测电路、隔离变压器驱动电路、下载仿真电路、用于指示系统的工作状态的状态指示电路、用于实时检测投切指示信号并滤除干扰信号的投切信号检测电路、看门狗电路以及复位电路，其中，所述工作状态包括运行状态、投切状态、电源状态以及故障状态。
7.根据权利要求5所述的低压动态无功补偿装置，其特征在于，所述单片机包括芯片 Atmega48及其外围电路。
8.根据权利要求5所述的低压动态无功补偿装置，其特征在于，所述逻辑保护电路具体包括芯片SN74HC08、芯片74HC14D及其外围电路。
9.根据权利要求6所述的低压动态无功补偿装置，其特征在于，所述看门狗电路包括芯片SP706REN及其外围电路。
10.根据权利要求6所述的低压动态无功补偿装置，其特征在于，所述隔离变压器驱动电路包括芯片ULN2004A及其外围电路。
专利摘要本实用新型公开了一种低压动态无功补偿装置，其包括控制器、多个投切模块、可控硅模块以及与每个投切模块对应的电容器组，在所述投切模块与所述可控硅模块之间设有电抗器，每个投切模块接收到控制器发送的投切信号，并通过可控硅模块控制对应的电容器组的投切。该技术方案具有响应速度快且能实现动态实时补偿。另外，通过采用单片机控制电容器组的投切实现投切的智能化。
文档编号H02J3/18GK202474871SQ201220052979
公开日2012年10月3日 申请日期2012年2月20日 优先权日2012年2月20日
发明者廖令 申请人:航天科工深圳(集团)有限公司