专利名称：动态功率因数补偿装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种大功率动态功率因数补偿装置。
目前国内外广泛采用的是以电容为补偿元件的静态功率因数补偿装置，由于采用接触器(一般每10～30秒动作一次)作为切换元件和三相触头同时投入，不可能快速跟踪用电负载无功电流的变化和选择理想的投入相角，因此现有静态无功功率补偿装置的缺点是，不能实现快速准确的跟踪补偿，每次切换电容均产生冲击电流和引起电网络电压波动(有时会达到极大数值)，易造成接触器触头烧焊，工作不可靠，同时接触器还会产生噪声。近来出现的多种用微机控制的或引进国外控制器的同类静态无功功率补偿装置均存在以上缺点。
本实用新型的目的是提供一种可实现跟踪补偿(响应时间最小可达一个周波)，几乎无冲击电流和噪声，晶闸管工作不受装置自身开关干扰的快速、动态功率因数补偿装置。
本实用新型的构成，该装置由主电路和控制电路两部分组成。如附
图1、2、3所示，主电路由预充电兼钳位电路［1］、主自动开关［2］和若干组三角接补偿电容电路［3］构成，它可提供补偿电容电流并能抑制主自动开关投入时的冲击电流和断开时的过电压，以保证网络电压稳定和装置本身可靠工作。其中预充电兼钳位电路［1］又由电阻［14］、开关［15］和延时继电器［16］构成，主自动开关［2］又由自动开关［17］和电动操作机构［18］构成，三角接补偿电容电路［3］是由晶闸管［10］、二极管［11］、串联限流电感［12］和补偿电容［13］构成的一组三角形电路。控制电路用来实现快速无功电流检测和在理想相角触发，它由电压过零信号电路［4］，无功电流采样电路［5］、微计算机［6］、晶闸管触发电路［7］、开关操作联动按钮［8］和电容组状态设定开关［9］组成。其中电压过零信号电路［4］是由信号变压器［21］及3－4路电压过零时刻检测电路［22］、中断请求脉冲形成电路［23］和光电隔离电路［24］构成，它完成电压过零时刻的检测。无功电流采样电路［5］是由采样电流互感器［25］［26］、信号放大器［27］［28］和A／D变换器［29］［30］构成，用来测定线路上电流瞬时值以实现无功电流检测，此外还可检测线路上的有功电流。微计算机［6］通过软件用来实现信号的传送、综合和完成跟踪补偿与控制。晶闸管触发电路［7］是由多路触发功放电路［31］和光电隔离电路［32］构成，用来实现触发脉冲信号的功率放大。开关操作联动按钮［8］是由双联常开按钮［19］、［33］和双联一常开、一常闭按钮［20］［34］构成，用来防止电阻［14］过热和提高抗自身开关干扰性能。电容组状态设定开关［9］是一个多路微型开关，用以提高该装置的使用灵活性和补偿准确性，实现最佳补偿。
本实用新型作为整机可广泛用于各类低压变电所，也可安装于工厂车间或大功率用电设备附近，作低压侧功率因数补偿，可代替常规静态功率因数补偿装置，实现高效节能。本实用新型中的技术措施可推广到其它类似的动态功率因数补偿装置，提高工作性能。
本实用新型的附图及最佳实施例附图1为动态功率因数补偿装置原理方框图。
附图2、3为功率因数补偿装置电路原理示意图。
三角接补偿电容电路［3］共有6组，各组电容的容量按12481632的比例分配。实际选用的组数根据用户所需补偿容量确定。附图2所示为前3组(左侧)和第4组(右侧)的电路。
该补偿装置投入工作时，在接通自动开关［17］以前，先接通预充电兼钳位电路［1］中的开关［15］，使通过电阻［14］对补偿电容［13］进行预充电，延时继电器［18］保证在充电结束前自动开关［17］不闭合，借此限制电路初次接通自动开关［17］时电路中产生的冲击电流。同时在主电路中的三角接补偿电容电路［3］正常工作时，保持开关［15］闭合，当自动开关［17］断开时，由于预充电兼钳位电路［1］中的电阻［14］和开关［15］构成通路，抑制了因串联限流电感［12］释放感性能量引起的有可能击穿晶闸管［10］的过电压。只要根据自动开关［17］的额定补偿电容电流值icn选取电阻［14］的欧姆值(选取为500～2500／icn)和选择延时继电器的延时为2～5秒，主电路中的预充电兼钳位电路［1］可以工作在最佳状态，达到抑制冲击电流和过电压的目的。串联限流电感［11］用来限制不正常工作时因接通自动开关［17］或晶闸管误触发引起的冲击电流，取值应在(2.5～10)／icn毫亨。
控制电路工作时，在网络B相电压过零时刻，电压过零信号电路［4］向微计算机［6］发送B相电压过零信号(中断请求脉冲)，微计算机［6］立刻通过无功电流采样电路［5］对B相电流的瞬时值进行采样，得到应补偿的无功电流值。微计算机经计算后决定后续一周波中应当投入哪几组补偿电容。在随后的网络A、B、C相电压过零时刻，电压过零信号电路［4］向微计算机［6］发送各相电压过零信号时，微计算机［6］在对应时刻送出相应的触发脉冲信号，此信号经晶闸管触发电路［7］进行功率放大，最后送到三角接补偿电容电路［3］，触发脉冲宽度选为100～200微秒。这样控制电路就实现了快速无功电流检测和在理想的相角触发。
在CA线电压过零时刻，电压过零信号电路［4］向微计算机［6］发送CA线电压过零信号，微计算机［6］立刻通过无功电流采样电路［5］对B相的电流瞬时值采样，得到补偿前后的有功电流值，通过微计算机计算得到补偿前后的功率因数值，用于进行显示。
开关操作联动按钮［8］把自动开关［17］的通断操作信息送入微计算机［6］，使微计算机［6］在自动开关［17］断开时立刻停止向各晶闸管发出触发脉冲，在自动开关［17］接通时微计算机通过软件延时发出晶闸管触发脉冲。借此防止误触发，提高了抗自身开关干扰的能力和防止烧毁电阻［14］。
电容状态设定开关［9］选用8路微型开关，它通知微计算机［6］哪几组电容已实际安装并处于完好状态。微计算机［6］通过软件在可用各组电容中选择最优组合，以实现尽可能准确的补偿，在即使有缺损组的情况下仍能实现可能条件下的最佳补偿。
权利要求1.一种动态功率因数补偿装置，由主电路和控制电路两部分组成，其特征在于主电路包括预充电兼钳位电路[1]、主自动开关[2]和三角接补偿电容电路[3]，控制电路包括电压过零信号电路[4]、无功电流采样电路[5]、微计算机[6]、晶闸管触发电路[7]、开关操作联动按钮[8]和电容组状态设定开关[9]。
2.根据权利要求1所述的动态功率因数补偿装置，其特征在于预充电兼钳位电路［1］由电阻［14］、开关［15］和延时继电器［16］构成。
3.根据权利要求1所述的动态功率因数补偿装置，其特征在于开关操作联动按钮［8］是由双联常开按钮［19］、［33］和双联一常开、一常闭按钮［20］、［34］构成。
4.根据权利要求1所述动态功率因数补偿装置，其特征在于电容组状态设定开关［9］是一多路微型开关。
专利摘要本实用新型公开了一种大功率快速跟踪的动态功率因数补偿装置。它由主电路和控制电路组成。主电路包括预充电兼钳位电路、主自动开关和三角接补偿电容电路，能抑制装置投入和断开时的冲击电流和过电压；控制电路包括电压过零信号电路、无功电流采样电路、微计算机、晶闸管触发电路、开关操作联动按钮和电容组状态设定开关，用以实现快速无功电流检测和在理想相角触发，并提高抗自身开关干扰性能和功率因数补偿的准确性、灵活性。
文档编号H02J3/18GK2054585SQ8822075
公开日1990年3月14日 申请日期1988年12月2日 优先权日1988年12月2日
发明者李殿璞, 史立斌, 王汉义 申请人:哈尔滨船舶工程学院