一种中频炉无功补偿系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种中频炉无功补偿系统，包括计量芯片U1、主控芯片U2、时钟模块、采样模块和过零触发模块。本实用新型使用一种基于专用电能计量芯片U1+主控芯片U2的新型动态无功补偿电路，采用计量芯片U1实现A/D转换，并能精确地计算出无功功率、有功功率、功率因数，为更加精确的实现无功功率的补偿提供了准确的数据，而且减少了主控芯片U2的运算量，降低了对单片机的要求，大大精简了软件设计，保证了系统的稳定性及抗干扰性。
【专利说明】一种中频炉无功补偿系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种中频炉，具体是一种中频炉无功补偿系统。
【背景技术】
[0002]中频炉在使用时产生大量的谐波，导致电网中的谐波污染非常严重。谐波使电能传输和利用的效率降低，使电气设备过热，产生振动和噪声，并使其绝缘老化，使用寿命降低，甚至发生故障或烧毁；谐波会引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容补偿设备等设备烧毁。因此，目前中频炉谐波治理及无功补偿设置被广泛的应用，然而，现有的中频炉无功补偿装置存在大量问题，如容易出现将原有谐波放大、用电企业功率因素降低以及稳定性差等等情况。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于提供一种功率因素高且稳定性好的中频炉无功补偿系统，以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0005]一种中频炉无功补偿系统，包括计量芯片U1、主控芯片U2、时钟模块、采样模块和过零触发模块，所述主控芯片U2分别连接电源模块、时钟模块、数据存储模块、人机模块、过零触发模块和计量芯片U1，过零触发模块还连接晶闸管投切模块，所述计量芯片还连接采样模块，采样模块还分别连接电流互感器和电压互感器，电流互感器输入端连接三相电流信号，所述电压互感器输入端连接三相电压信号。
[0006]所述过零触发模块包括芯片U4、电阻Rl和与门F1，与门Fl两输入端均连接主控芯片U2，主控芯片U2还通过电阻Rl连接芯片U4引脚I，所述与门Fl输出端连接芯片U4引脚2，芯片U4引脚4分别连接电阻R4和双向可控硅Dl的G极，双向可控硅Dl的Tl极分别连接电阻R4另一端、电容Cl和晶闸管投切模块，晶闸管投切模块还分别连接双向可控硅Dl的T2极、电阻R3和电阻R2，电阻R3另一端连接电容Cl另一端，所述电阻R2另一端连接芯片U4引脚6。
[0007]作为本实用新型进一步的方案:所述计量芯片Ul为ATT7022A。
[0008]作为本实用新型进一步的方案:所述主控芯片U2为Atmegal28。
[0009]作为本实用新型进一步的方案:所述芯片U4为M0C3083。
[0010]作为本实用新型再进一步的方案:所述人机模块包括键盘电路和显示电路。
[0011]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:本实用新型使用一种基于专用电能计量芯片Ul+主控芯片U2的新型动态无功补偿电路，采用计量芯片Ul实现A/D转换，并能精确地计算出无功功率、有功功率、功率因数，为更加精确的实现无功功率的补偿提供了准确的数据，而且减少了主控芯片U2的运算量，降低了对单片机的要求，大大精简了软件设计，保证了系统的稳定性及抗干扰性。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为一种中频炉无功补偿系统的结构框图；
[0013]图2为一种中频炉无功补偿系统中过零触发模块的电路图；
[0014]图3为一种中频炉无功补偿系统的程序流程图。
【具体实施方式】
[0015]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0016]请参阅图1?3，本实用新型实施例中，一种中频炉无功补偿系统，包括计量芯片U1、主控芯片U2、时钟模块、采样模块和过零触发模块，主控芯片U2分别连接电源模块、时钟模块、数据存储模块、人机模块、过零触发模块和计量芯片U1，过零触发模块还连接晶闸管投切模块，计量芯片还连接采样模块，采样模块还分别连接电流互感器和电压互感器，电流互感器输入端连接三相电流信号，电压互感器输入端连接三相电压信号。
[0017]过零触发模块包括芯片U4、电阻Rl和与门F1，与门Fl两输入端均连接主控芯片U2，主控芯片U2还通过电阻Rl连接芯片U4引脚1，与门Fl输出端连接芯片U4引脚2，芯片U4引脚4分别连接电阻R4和双向可控硅Dl的G极，双向可控硅Dl的Tl极分别连接电阻R4另一端、电容Cl和晶闸管投切模块，晶闸管投切模块还分别连接双向可控硅Dl的T2极、电阻R3和电阻R2，电阻R3另一端连接电容Cl另一端，电阻R2另一端连接芯片U4引脚
6ο
[0018]计量芯片Ul 为 ΑΤΤ7022Α。
[0019]主控芯片U2 为 Atmegal280
[0020]芯片U4 为 M0C3083。
[0021]人机模块包括键盘电路和显示电路。
[0022]本实用新型的工作原理是:实现高精度的无功补偿的前提是能够准确的测量系统的运行参数，包括对有功功率、无功功率、能量、电网的功率因数、谐波状况等参数的采集和测量。利用芯片ATT7022A电能计量芯片可以得到这些参数的精确值，并且简化了软件的设计。在控制策略上，许多无功补偿控制器以功率因数作为投切判据，而实际上功率因数的高低并不能直接反映无功缺额的大小，这就极易造成在某些情况下频繁误动。本实用新型采用无功缺额作为主判据，以功率因数和电压作为辅助判据的综合判据，通过执行机构实现补偿电容器的循环投切，对无功补偿电容的控制更加合理。
[0023]计量芯片Ul主要是将从电压、电流采样模块送来的数据进行数字高通滤波和移项滤波或相位校正进行计算，得到需要的参数量，包括电压与电流有效值、功率、频率、相位角等参数，并将这些参数存于计量参数寄存器中，通过SPI 口将参数传给主控芯片U2。
[0024]主控芯片U2通过对芯片ATT7022的测量结果分析、判断，决定是否进行无功补偿，即电容器的投切，由于电容器两端电压不能突变，系统电压和电容器电压的差值较大时，触发双向晶闸管Dl会产生很大的电流冲击，为了防止在投切电容器时的电流冲击，必须在晶闸管两端电压为零时刻投切，所以选择具有过零触发能力的芯片控制电容器的投切。
[0025]人机模块包括人机模块包括键盘电路和显示电路。键盘有确定、退出、前进和后退4个通用按键，可手动改变电容器的投切状态，可切换液晶显示内容和设置时钟时间；显示电路采用RT12864模块，主要显示当前各相的电流、电压、功率因数、有功功率、无功功率、各电容器投切状态以及系统时间等。
[0026]本实用新型采用专用电能计量芯片Ul+主控芯片U2的新型动态无功补偿电路，采用计量芯片Ul实现A/D转换，并能精确地计算出无功功率、有功功率、功率因数，为更加精确的实现无功功率的补偿提供了准确的数据，而且减少了主控芯片U2的运算量，降低了对单片机的要求，大大精简了软件设计，保证了系统的稳定性及抗干扰性。
【权利要求】
1.一种中频炉无功补偿系统，包括计量芯片U1、主控芯片U2、时钟模块、采样模块和过零触发模块，其特征在于，所述主控芯片U2分别连接电源模块、时钟模块、数据存储模块、人机模块、过零触发模块和计量芯片U1，过零触发模块还连接晶闸管投切模块，所述计量芯片还连接采样模块，采样模块还分别连接电流互感器和电压互感器，电流互感器输入端连接三相电流信号，所述电压互感器输入端连接三相电压信号； 所述过零触发模块包括芯片U4、电阻Rl和与门F1，与门Fl两输入端均连接主控芯片U2，主控芯片U2还通过电阻Rl连接芯片U4引脚1，所述与门Fl输出端连接芯片U4引脚2，芯片U4引脚4分别连接电阻R4和双向可控硅Dl的G极，双向可控硅Dl的Tl极分别连接电阻R4另一端、电容Cl和晶闸管投切模块，晶闸管投切模块还分别连接双向可控硅Dl的T2极、电阻R3和电阻R2，电阻R3另一端连接电容Cl另一端，所述电阻R2另一端连接芯片U4引脚6。
2.根据权利要求1所述的中频炉无功补偿系统，其特征在于，所述计量芯片Ul为ATT7022A。
3.根据权利要求1所述的中频炉无功补偿系统，其特征在于，所述主控芯片U2为Atmegal28。
4.根据权利要求1所述的中频炉无功补偿系统，其特征在于，所述芯片U4为M0C3083。
5.根据权利要求1所述的中频炉无功补偿系统，其特征在于，所述人机模块包括键盘电路和显示电路。
【文档编号】H02J3/18GK204230919SQ201420750747
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月4日 优先权日:2014年12月4日
【发明者】肖振凯 申请人:江西三和金业有限公司