一种动态无功补偿控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种动态无功补偿控制器，包括最小系统及与最小系统相连的电源模块、电网参数测量模块、投切控制模块、通讯模块、以及人机对话模块，所述最小系统为32位微处理器嵌入式系统，包括与处理器相连的时钟电路、复位电路、JTAG接口、Flash存储器及SDRAM存储器。本实用新型可以在一个周期内完成采集、计算、控制功能，具有稳定性能高、测量精度高、使用寿命长的特点。
【专利说明】一种动态无功补偿控制器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种无功补偿控制器，更具体地说，尤其涉及一种实时采集低压配电网中的无功功率，进行无功功率自动补偿的动态无功补偿控制器。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的发展，越来越多的电子产品应运而生，人们对电能源越来越依赖，电能源需求量越来越大，而地球上的能源却是有限的，节能已成为一个全球性话题。电力是我国的主要二次能源，在电力系统中，大量感性用电设备的使用使得电网的无功功率损耗严重，浪费大量的电能源。功补偿是电力系统运行的基本要求，为了实现电力系统运行中的无功平衡，必须对各种电力负荷所需的无功进行补偿。因此，如何进行无功补偿、提高功率因素成为整个电力行业首先需要解决的问题。
[0003]然而，通过市场调研，发现现有电力设备中使用的无功补偿控制器存在投切精度不高、设备使用寿命短、价格过高的现象，大大影响其普及使用。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种低成本、高精度、使用寿命长的动态无功补偿控制器。
[0005]为实现上述目的，本实用新型所提供的动态无功补偿控制器，包括最小系统及与最小系统相连的电源模块、电网参数测量模块、投切控制模块、通讯模块、以及人机对话模块，所述最小系统为32位微处理器嵌入式系统，包括与处理器相连的时钟电路、复位电路、JTAG接口、Flash存储器及SDRAM存储器，所述处理器为32位ARM微处理器。
[0006]在上述各模块中，电源模块通过对外部供电电源的整流为控制器提供片内电源；电网参数测量模块中包含有信号调理电路和与其连接的A/D转换器；投切控制模块中包含有零过渡过程低压动态无功补偿电路，采用PWM隔离方式驱动；通讯模块通过RS232/RS485接口与最小系统连接；人机对话模块中包含有轻触开关键盘电路和图形液晶显示控制器，其中，轻触开关键盘电路通过一片隔离驱动芯片与处理器相连接，实现键盘输入功能；图形液晶显示控制器为点阵式图形液晶显示控制器，通过8位并行数据总线和一组控制总线进行指令和数据传递。
[0007]本实用新型采用上述结构后，实现了自动采样计算、无功自动调节、故障报警保护、液晶显示等功能，并可以与上位机通讯，存储查询更多的历史数据。通过谐波计算，设定电压、电流畸变率门限值，预先分级投切电容器，解决了其它无功补偿控制器由于忽略负荷峰谷特性和谐波造成设备使用寿命降低的问题。在算法上，采用实序列的FFT算法，通过Timer_A跟踪捕获周期，并通过软件设计计算、补偿相位差，提高了测量精度，确保了控制的准确性。通过这样的设计，系统可以在一个周期内完成采集、计算、控制功能，反应速度和测量、控制精度都得到大大提高。【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本实用新型的系统原理框图；
[0009]图2为图1中最小系统的电路模块图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图中的实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但并不构成对本实用新型的任何限制。
[0011]参阅图1和图2所示，本实用新型所提供的一种动态无功补偿控制器，包括最小系统及与最小系统相连的电源模块、电网参数测量模块、投切控制模块、通讯模块、以及人机对话模块，所述最小系统为32位微处理器嵌入式系统，包括与处理器相连的时钟电路、复位电路、JTAG接口、Flash存储器(包括NOR Flash和NAND Flash)及SDRAM存储器，所述处理器为32位ARM微处理器，本实施例中所使用的是SAMSUNG公司的S3C44B0X微处理器。
[0012]所述电源模块通过对外部供电电源的整流为本实用新型控制器提供片内电源，具有良好的EMC性能，超宽的输入电压范围，发热小，工作稳定，可靠性高。
[0013]所述电网参数测量模块中包含有信号调理电路和与其连接的A/D转换器，所述A/D转换器为12位8通道的A/D转换器，电力系统中的电压电流信号经过互感器、信号调理电路预处理后送至A/D转换器进行模数转换。
[0014]所述投切控制模块中包含有零过渡过程动态无功补偿电路，采用PWM隔离方式驱动，以大功率电子电力器件(如晶闸管)作为执行部件，在电容器无需放电的情况下，选择在系统零过渡过程时刻控制晶闸管动态投切电容器组。选择在零过渡过程时刻控制晶闸管投切，投切扰动小，动态响应时间短，电容器衰变低，能有效降低电容器故障率。
[0015]所述通讯模块通过RS232/RS485接口与最小系统连接，其通讯速率高，抗干扰能力强，传输距离远，通过该通讯模块可以实现远程查看及操控控制器工作。
[0016]所述人机对话模块中包含有轻触开关键盘电路和图形液晶显示控制器，所述轻触开关键盘电路通过一片隔离驱动芯片与处理器相连接，以实现键盘输入功能，通过键盘输入可以设定功率因数的投切门限和目标功率因数；所述图形液晶显示控制器为点阵式图形液晶显示控制器，通过8位并行数据总线和一组控制总线进行指令和数据传递，用于将实时的功率因数大小显示在液晶显示器上。
[0017]本实用新型的工作原理是，控制器首先通过互感器采样电力系统的电流、电压信号，电流电压在经过信号调理电路预处理后通过A/D转换将模拟量转换为数字量送入处理器中，最小系统使用FFT算法计算出有功、无功及非周期分量，根据计算的结果，依据零过渡过程条件，向补偿装置发出电容投入或者切除命令，执行投切控制。同时将相关数据通过数据总线送入到显示模块，通过LCD将相关信息显示出来，系统还可以通过通信模块将相关的实时数据和历史数据上传到监控中心，便于实现对设备的集中检测功能。
【权利要求】
1.一种动态无功补偿控制器，其特征在于:包括最小系统及与最小系统相连的电源模块、电网参数测量模块、投切控制模块、通讯模块、以及人机对话模块，所述最小系统为32位微处理器嵌入式系统，包括与处理器相连的时钟电路、复位电路、JTAG接口、Flash存储器及SDRAM存储器。
2.根据权利要求1所述的动态无功补偿控制器，其特征在于:所述处理器为32位ARM微处理器。
3.根据权利要求1所述的动态无功补偿控制器，其特征在于:所述电网参数测量模块中包含有信号调理电路和与其连接的A/D转换器。
4.根据权利要求3所述的动态无功补偿控制器，其特征在于:所述A/D转换器为12位8通道的A/D转换器。
5.根据权利要求1所述的动态无功补偿控制器，其特征在于:所述投切控制模块中包含有零过渡过程低压动态无功补偿电路，采用PWM隔离方式驱动。
6.根据权利要求1所述的动态无功补偿控制器，其特征在于:所述通讯模块通过RS232/RS485接口与最小系统连接。
7.根据权利要求1所述的动态无功补偿控制器，其特征在于:所述人机对话模块中包含有轻触开关键盘电路和图形液晶显示控制器。
8.根据权利要求7所述的动态无功补偿控制器，其特征在于:所述轻触开关键盘电路通过一片隔离驱动芯片与处理器相连接，实现键盘输入功能。
9.根据权利要求7所述的动态无功补偿控制器，其特征在于:所述图形液晶显示控制器为点阵式图形液晶显示控制器，通过8位并行数据总线和一组控制总线进行指令和数据传递。
【文档编号】H02J3/18GK203377603SQ201320405937
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年7月9日 优先权日:2013年7月9日
【发明者】唐先杰, 钱进, 胡圣刚 申请人:武汉中能先锋智能电力技术有限公司