专利名称：一种功率因数电脑自动补偿装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到一种功率因数补偿装置，特别是一种电脑自动补偿装置，属电力电子技术领域。
提高功率因数是减小线路损耗，提高供电效率的有效措施。由于工业、农业用电负载主要为电动机等感性负载，造成负载的功率因数滞后。在通常情况下，一般在电网上并联电容器来提高功率因数。由于感性负载变化，往往存在过补偿和欠补偿的现象，因而使得补偿不平衡。目前出现各种不同的补偿装置，其基本原理是检测相电压、相电流及其相位角，然后根据检测的数据进行补偿，这些设备和装置普遍存在如下问题一是实现实时动态无功补偿较困难。二是不能滤除交流谐波，三是动态触点式分级投切使得动作可靠性降低，四是对线路故障如过流、过压、缺相、相序错等无法进行处理，五是难以做到无人值守。
本实用新型的目的在于提供一种可实现实时动态检测动态补偿、无触点式动态分级投切且可多路控制，可滤除交流谐波，对线路故障实施随机检测控制的功率因数电脑自动补偿装置。
本实用新型采取如下技术方案实现一种功率因数电脑自动补偿装置，包括外壳及电子线路，其特殊之处在于电子线路中，CPU电路1依次连接有存储器电路2、输出接口电路3、反相器电路9、隔离耦合电路10、执行电路11、电容器组12，还通过地址译码电路4分别连接存贮器电路2、输出接口电路3；CPU电路1连接显示电路5，键盘电路8、看门狗复位电路6分别连接CPU电路1；组成相电压及相位角检测电路的电压信号采集电路13、比较电路A14、隔离电路A15、输出电路A16、A/D转换电路7依次相连后接CPU电路1；组成线电流及相位角检测电路的电流信号采集电路17、工频滤波电路B18、隔离电路B19、输出电路B20、A/D转换电路7依次相连后接CPU电路1。
所述CPU电路1为单片机电路IC1，存贮器电路2由锁存器集成电路IC2与EPROM电路IC3、IC4组成，输出接口电路3由集成接口电路IC5构成，PO口分别连接IC2的数据输入端和IC5数据输入端，IC2的输出端分别连接IC3、IC4的地址总线低八位，IC1的控制端分别连接IC2、IC3、IC4、IC5的控制端进行读写控制，IC1的P2口低五位分别连接IC3、IC4的地址总线高五位；地址译码电路4由集成译码器电路IC6构成，显示电路5由移位寄存器电路IC7、IC8、IC9与数码管构成，看门狗复位电路6由看门狗复位集成电路IC10构成，A/D转换电路7由串行A/D转换器集成电路IC11构成，键盘电路8由连接电源的开关按钮AN1、AN2构成；IC1的P2口高三位连接IC6的输入端，IC6的输出端作为地址选通分别连接IC3、IC4、IC5的选通端，IC1的RXD端连接IC7的串行输入端，IC1的TXD端连接IC7、IC8、IC9的同步时钟端，IC7、IC8、IC9的数据输出端分别连接有数码管，IC7的末位数据输出端还连接IC8的输入端，IC8的末位数据输出端还连接IC9的输入端；IC1的PI口低四位连接IC10，IC1的PI口高四位连接IC11，IC1的P3口连接开关按钮至电源，IC1连接晶振JT。
反相器电路9由运算放大器集成电路IC12构成，隔离耦合电路10由光电隔离集成电路IC13、IC14、IC15构成，执行电路11由跨接在IC13、IC14、IC15输出端的双向可控硅SCR1-SCR3、串联阻容器R7与C3、R11与C4、R14与C5组成，执行电路11输出端分别接至交流电源的A、B、C相与电容器组CA、CB、CC的一端，电容器组CA、CB、CC的另一端连在一起。
电压信号采集电路13由输入端跨接在交流电源任二相之间的变压器B构成，比较电路A14、输出电路A16分别由运算放大器集成电路IC16、IC18构成，隔离电路A15由光电隔离集成电路IC17构成，输出电路IC18的两个输出端电压端和电压相位角端与A/D转换电路IC11的任二个输入端相连接。
电流信号采集电路17由串接于电压信号采集电路未用相线上的电感器L构成，比较电路B18、输出电路B20分别由运算放大器集成电路IC19、IC21构成，隔离电路B19由光电隔离集成电路IC20构成，输出电路IC21的两个输出端电流端和电流相位角端与A/D转换电路IC11未用的任二个输入端相连接。
本实用新型具有实时动态检测、动态补偿、动态无触点自动分级投切的特点，补偿响应速度快，可对交流谐波进行有效滤除，对三相负载的不平衡能自动跟踪自动进行非对称补偿，可在线检测跟踪线路故障，对电网的增容、降损、节能和净化起到积极作用，可以应用于一般变电站或无人值守变电站，使功率因数补偿实现自动化管理和无人值守。
图1-本实用新型电子线路原理框图。
图2-本实用新型主控电路电原理图。
图3-本实用新型执行电路电原理图。
图4-本实用新型信号检测电路原理图。
为更进一步了解本实用新型，下面结合实施例作以详细描述。
参照图1-图4，本实用新型给出的一个实施例是本实用新型采取如下技术方案实现包括外壳及电子线路，电子线路中，CPU电路1依次连接有存储器电路2、输出接口电路3、反相器电路9、隔离耦合电路10、执行电路11、电容器组12，同时通过地址译码电路4分别连接存贮器电路2、输出接口电路3；CPU电路1还连接显示电路5；相电压及相位角检测电路中，电压信号采集电路13、比较电路A14、隔离电路A15、输出电路A16、A/D转换电路7依次相连后接CPU电路1；线电流及相位角检测电路中，电流信号采集电路17、比较电路B18、隔离电路B19、输出电路B20、A/D转换电路7依次相连后接CPU电路1；键盘电路8、看门狗复位电路6分别连接CPU电路1。
在CPU电路1中，IC1的32-39脚分别连接存储器电路2中的IC2的18、17、14、13、8、7、4、3脚和输出接口电路3中IC5的18、17、14、13、8、7、4、3脚，30脚连接IC2的11脚，17脚连接IC4的20脚，16脚分别连接IC4的27脚和IC5的11脚，29脚连接IC3的22脚，21-25脚分别连接IC3、IC4的2、23、21、24、25脚，26-28脚分别连接地址译码电路4中IC6的1-3脚，10、11脚分别连接显示电路5中IC7的1、2、8脚，18、19脚间跨接晶振JT并分别通过C1、C2接地，14、15脚作为扩展端备用，12、13脚分别接键盘电路8，5-8脚分别接A/D转换电路7中IC11的18-15脚，1-4脚分别接看门狗电路6中IC10的1、5、6、2脚，9脚接Vcc同时接IC10的7脚。
在存储器电路2中，IC2的2、5、6、9、12、15、14、19脚分别与IC3的10-3脚、11-19脚、IC4的10-3脚相接。
在输出接口电路3中，IC5的2、5、6、9、12、15、16、19脚为输出端，连接插座CZ的1-8端。
在地址译码电路4中，IC6的4、5脚接地，15、14、12脚分别接IC3的20脚，IC4的22脚、IC5的1脚。
显示电路5中，IC7-IC9的3、4、5、6、10、11、12、13脚分别连接3个7段数码管，IC7的13脚还连接IC8的1、2脚，IC8的13脚还连接IC9的1、2脚。
看门狗复位电路6中的IC10的3、7脚间跨R1，7脚同时接Vcc，A/D变换电路7的1-12脚为信号输出端。
键盘电路8中，Vcc分别通过串联的R2和AN1、R3和AN2接IC1的12、13脚。
反相器电路9中，IC12的7脚接Vcc，4脚接地，3脚通过R4接地，2脚接输出接口电路3中CZ的任一端，输出端6脚通过D1、R8作为隔离耦合电路10的信号输入端。
隔离耦合电路10中，IC13的1脚接Vcc，2脚接IC14的1脚，IC14的2脚接IC15的1脚，IC15的2脚接反相器电路9的输出端，IC13的6、4脚分别通过执行电路11中的R5、R6连接交流电源的A相和电容器组12中的CA的一端，IC14的6、4脚分别通过R9、R10接交流电源的B相和CB的一端，IC15的6、4脚分别通过R12、R13接交流电源的C相和CB的一端。C3和R7、C4和R11、C5与R14分别串联后又分别并联在A、B、C相和CA、CB、CC的一端上，SCR1、SCR2、SCR3分别跨接在A、B、C相和CA、CB、CC的一端上，SCR1、SCR2、SCR3的控制极分别连接IC13、IC14、IC15的4脚。CA、CB、CC的另一端相连。
在电压信号采集电路13中。变压器B的输入回路连接交流电源的任二相，输出回路的一端通过R15接比较电路A14，另一端直接接比较电路A14。在比较电路A14中，IC16的3脚通过C7接电压信号采集电路13的一个输出端，2脚通过R17接电压信号采集电路13的另一输出端，6脚为输出端并通过R18接3脚，C6、R16并联在电压信号采集电路13的两个输出端上。在隔离电路15中，IC17的1脚接地，2脚通过R20接比较电路A14的输出端并通过并联的R19、C8接IC16的2脚，3脚接Vcc，4脚接IC16的2脚，5脚为输出端。A16中IC18的2脚接隔离电路A15的输出端并通过R21接地，3、6脚间接RP1，6脚为输出端，其a端为电压信号输出端，b端为电压相位角信号输出端，a、b两端与A/D转换电路7中IC11的1-12脚的任两脚相接。
在电流信号采集电路17中，L串接于电压信号采集电路未用的一相线上，其在L的两端上并联R22，其一端通过R23为一个信号输出端，另一端直接作为信号输出端。比较电路B18、隔离电路B19、输出电路B20，其电路形式与连接方法与相电压信号检测电路基本相同，不同的是其输出端c、d连接A/D转换电路7中IC11的1-12脚中其余的任两脚。
在本实施例中，IC1为AT89C51型单片机电路，IC2为74LS373型锁存器集成电路，IC3为2732型EPROM电路，IC4为6264型EPROM电路，IC5为74LS337型接口集成电路，IC6为74LS138型译码器电路，IC7-IC9为74LS164型移位寄存器电路，IC10为X25045型看门狗复位集成电路，IC11为12位高速串行A/D转换器电路，IC12、IC16、IC18、IC19、IC21为μA741型运算放大器电路，IC13-IC15为MOC3061型光电隔离电路，IC17、IC20为TIL300型光电耦合器、SCR1-SCR3为30A/600V双向可控硅。
权利要求1.一种功率因数电脑自动补偿装置，包括外壳及电子线路，其特征在于电子线路中，CPU电路(1)依次连接有存储器电路(2)、输出接口电路(3)、反相器电路(9)、隔离耦合电路(10)、执行电路(11)、电容器组(12)，还通过地址译码电路(4)分别连接存贮器电路(2)、输出接口电路(3)；CPU电路(1)连接显示电路(5)，键盘电路(8)、看门狗复位电路(6)分别连接CPU电路(1)；组成相电压及相位角检测电路的电压信号采集电路(13)、比较电路(A14)、隔离电路(A15)、输出电路(A16)、A/D转换电路(7)依次相连后接CPU电路(1)；组成线电流及相位角检测电路的电流信号采集电路(17)、工频滤波电路(B18)、隔离电路(B19)、输出电路(B20)、A/D转换电路(7)依次相连后接CPU电路(1)。
2.按照权利要求1所述的一种功率因数电脑自动补偿装置，其特征在于所述CPU电路(1)为单片机电路(IC1)，存贮器电路(2)由锁存器集成电路(IC2)与EPROM电路(IC3)、(IC4)组成，输出接口电路(3)由集成接口电路(IC5)构成，PO口分别连接(IC2)的数据输入端和(IC5)数据输入端，(IC2)的输出端分别连接(IC3)、(IC4)的地址总线低八位，(IC1)的控制端分别连接(IC2)、(IC3)、(IC4)、(IC5)的控制端进行读写控制，(IC1)P2口的低五位分别连接(IC3)、(IC4)的地址总线高五位；地址译码电路(4)由集成译码器电路(IC6)构成，显示电路(5)由移位寄存器电路(IC7)、(IC8)、(IC9)与数码管构成，看门狗复位电路(6)由看门狗复位集成电路(IC10)构成，A/D转换电路(7)由串行A/D转换器集成电路(IC11)构成，键盘电路(8)由连接电源的开关按钮(AN1)、(AN2)构成；(IC1)P2口高三位连接(IC6)的输入端，(IC6)的输出端作为地址选通分别连接(IC3)、(IC4)、(IC5)的选通端，(IC1)的(RXD)端连接(IC7)的串行输入端，(IC1)的(TXD)端连接(IC7)、(IC8)、(IC9)的同步时钟端，(IC7)、(IC8)、(IC9)的数据输出端分别连接有数码管，(IC7)的末位数据输出端还连接(IC8)的输入端，(IC8)的末位数据输出端还连接(IC9)的输入端；(IC1)的PI口低四位连接(IC10)，(IC1)的PI口高四位连接(IC11)，(IC1)的P3口连接开关按钮至电源，(IC1)连接晶振(JT)。
3.按照权利要求1所述的一种功率因数电脑自动补偿装置，其特征在于反相器电路(9)由运算放大器集成电路(IC12)构成，隔离耦合电路(10)由光电隔离集成电路(IC13)、(IC14)、(IC15)构成，执行电路(11)由跨接在(IC13)、(IC14)、(IC15)输出端的双向可控硅(SCR1-SCR3)、串联阻容器(R7与C3)、(R11与C4)、(R14与C5)组成，执行电路(11)输出端分别接至交流电源的(A、B、C)相与电容器组(CA、CB、CC)的一端，电容器组(CA、CB、CC)的另一端连在一起。
4.按照权利要求1所述的一种功率因数电脑自动补偿装置，其特征在于电压信号采集电路(13)由输入端跨接在交流电源任二相之间的变压器(B)构成，比较电路(A14)、输出电路(A16)分别由运算放大器集成电路(IC16)、(IC18)构成，隔离电路(A15)由光电隔离集成电路(IC17)构成，输出电路(IC18)的两个输出端电压端和电压相位角端与A/D转换电路(IC11)的任二个输入端相连接。
5.按照权利要求1所述的一种功率因数电脑自动补偿装置，其特征在于电流信号采集电路(17)由串接于电压信号采集电路未用相线上的电感器(L)构成，比较电路(B18)、输出电路(B20)分别由运算放大器集成电路(IC19)、(IC21)构成，隔离电路(B19)由光电隔离集成电路(IC20)构成，输出电路(IC21)的两个输出端电流端和电流相位角端与A/D转换电路(IC11)未用的任二个输入端相连接。
专利摘要本实用新型设计一种功率因数电脑自动补偿装置,其电路由CPU电路1依次连接有存储器电路2、输出接口电路3、反相器电路9、隔离耦合电路10、执行电路11、电容器组12,由地址译码电路4接存贮器电路2、输出接口电路3;CPU电路1还接显示电路5,键盘电路8、看门狗复位电路6、相电压及相位角检测电路,线电流及相位角检测电路。可实现线路故障实时动态检测、功率因数动态补偿、无触点式动态分级投切,可多路控制、滤除交流谐波。
文档编号H02J3/28GK2383262SQ9922106
公开日2000年6月14日 申请日期1999年6月1日 优先权日1999年6月1日
发明者杨文豪, 张学勇, 李秉琪, 李 昊, 林隆山, 胡洪峰, 盛海港, 林志峰, 林建光, 梁兆林, 宋海涛 申请人:栖霞市供电公司