專利名稱：無觸點(diǎn)無功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型提供一種無觸點(diǎn)無功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器，屬于電量的控制調(diào)節(jié)裝置領(lǐng)域。
目前已有關(guān)于無觸點(diǎn)無功功率自動(dòng)補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)報(bào)道，其技術(shù)方案多數(shù)是采用直接檢測(cè)感性負(fù)荷的無功電流蜂值，每個(gè)周波對(duì)每相電流檢測(cè)和補(bǔ)償一次，如中國(guó)專利公報(bào)90年5月23日公開的發(fā)明專利靜止式無功功率自動(dòng)補(bǔ)償方法，申請(qǐng)?zhí)?9103959其特征在于分別測(cè)量三個(gè)線電流，并將被測(cè)電流轉(zhuǎn)變?yōu)槌烧鹊娜齻€(gè)電壓值，經(jīng)放大后，通過多路開關(guān)送進(jìn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成三組K位二進(jìn)制數(shù)碼，再輸入無功電流鎖存器，取各相電壓過零時(shí)刻鎖存的各相電流即時(shí)值(二進(jìn)制數(shù)碼)作為各相補(bǔ)償電容無遠(yuǎn)景點(diǎn)開關(guān)，向被補(bǔ)償?shù)淖儔浩鞲飨啻渭?jí)或供電母線分別投入補(bǔ)償電容，補(bǔ)償電容按K級(jí)二進(jìn)權(quán)設(shè)置，最小電容C。提供的補(bǔ)償電流的峰值相應(yīng)于鎖存二進(jìn)制數(shù)碼的單位值1，利用時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生12個(gè)依次間隔十二分之一，電網(wǎng)電壓周期的方波信號(hào)，方波脈沖前沿分別相應(yīng)于某一相電壓或某一線電壓的過零時(shí)刻，用對(duì)應(yīng)相時(shí)鐘方波的上升沿或下降沿更新無功電流鎖存器的內(nèi)容，補(bǔ)償電容予先偏置在對(duì)應(yīng)相電壓的正峰值(或負(fù)峰值)，如果補(bǔ)償電容是正峰值予偏置，則用該正峰值時(shí)刻時(shí)鐘方波的上升沿觸發(fā)該相補(bǔ)償電容的無觸點(diǎn)開關(guān)，如果補(bǔ)償電容是負(fù)峰值予偏置，則用該負(fù)峰值時(shí)刻時(shí)鐘方波的上升沿觸發(fā)該盯補(bǔ)償電容的無觸點(diǎn)開關(guān)。缺陷是投切時(shí)間較長(zhǎng)，采樣選擇欠合理，單脈沖觸發(fā)可控硅有時(shí)出現(xiàn)該觸發(fā)而不觸發(fā)的現(xiàn)象，其穩(wěn)定性和可靠性都有待于進(jìn)一步提高。
本實(shí)用新型的目的是提供一種原始數(shù)據(jù)采樣準(zhǔn)確可靠，適應(yīng)于電網(wǎng)的快速變化，可控硅觸發(fā)可靠，無過壓和沖擊電流產(chǎn)生、性能準(zhǔn)確可靠的無觸點(diǎn)無功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種無觸點(diǎn)無功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器，包括無功功率采樣電路、過零檢測(cè)電路、單片機(jī)、分頻器、移相器、控制門和3個(gè)同結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電路，單片機(jī)分別接無功功率采樣電路、過零檢測(cè)電路和分頻器的輸入端，分頻器的輸出端接移相器的輸入端和控制門，移相器的輸出端經(jīng)控制門接驅(qū)動(dòng)電路，控制補(bǔ)償電容的投切。
所述的無觸點(diǎn)無功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器，無功功率采樣電路包括電流互感器Lc、變壓器B1、B2、檢測(cè)電路1、檢測(cè)電路2和A/D轉(zhuǎn)換器IC7組成，其中檢測(cè)電路1由運(yùn)算放大器IC1、電位器W1、電阻R1-4和二極管D1-2組成，檢測(cè)電路2由運(yùn)算放大器IC2、電位器W2、電阻R5-7和二極管D3-4組成，電流互感器Lc經(jīng)變壓器B1接檢測(cè)電路1的反相輸入端，變壓器B2的初級(jí)線圈接電網(wǎng)，其次級(jí)線圈一端接地，另一端接檢測(cè)電路2的反相輸入端，檢測(cè)電路1、檢測(cè)電路2的輸出端分別接A/D轉(zhuǎn)換器IC7的輸入端IN0、IN1。
所述的無觸點(diǎn)無功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器，過零檢測(cè)電路包括電流互感器LA、變壓器B3-4、比較器IC3-4、反相器IC21和相位差檢出器IC5組成，變壓器B3的初級(jí)線圈接電流互感器LA，其次級(jí)線圈接比較器IC3的輸入端，比較器IC3的輸出端接相位差檢出器IC5的輸入端，變壓器B4的初級(jí)線圈接相電壓VC，其次級(jí)線圈接比較器IC4的輸入端，比較器IC4的輸出端接單片機(jī)IC6和分別經(jīng)反相器IC21、IC20接相位差檢出器IC5和移相器IC13，相位差檢出器IC5的輸出端接單片機(jī)的
腳。
所述的無觸點(diǎn)無功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器，單片機(jī)IC6的時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)ALE腳分別接A/D轉(zhuǎn)換器IC7的10腳和與門IC8的輸入端，并與相位差檢出器IC5輸出的信號(hào)相與后接單片機(jī)IC6的計(jì)數(shù)器T0腳，單片機(jī)IC6的Po口接A/D轉(zhuǎn)換器IC7的數(shù)據(jù)輸出口D0-7和地址口A、B、C，接收轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的無功電流和電壓的采樣信號(hào)。
所述的無觸點(diǎn)無功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器，單片機(jī)IC6的時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)ALE腳輸出到分頻器IC9，經(jīng)分頻器IC9分頻后的信號(hào)接移相器IC13的4腳和分頻器IC10，分頻器IC10分頻后的信號(hào)接移相器IC13的12腳、并與單片機(jī)IC6的P1.0腳輸出的信號(hào)相與后分別接控制門IC14-16的輸入端，單片機(jī)IC8的P1.8腳輸出的信號(hào)與移相器IC13的6腳輸出的信號(hào)相與后，分別接移相器IC17的9腳和控制門IC14的另一輸入端，移相器IC13的另兩輸出端10腳、11腳分別接控制門IC15、IC18的另一輸入端，控制門IC14-16的輸出端分別對(duì)應(yīng)接驅(qū)動(dòng)電路IC17-19的輸入端。
所述的無觸點(diǎn)無功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器，驅(qū)動(dòng)電路IC17由電阻、三極管、二極管DW1-4、脈沖變壓器、可控硅和電容組成，其中三極管的基極經(jīng)電阻接控制門的輸出端，其發(fā)射極接地，其集電極分別經(jīng)二極管DW1、脈沖變壓器的初級(jí)線圈接電源，脈沖變壓器的次級(jí)線圈分別接可控硅的陰極和控制極，可控硅的陰、陽極之間接預(yù)充電二極管，可控硅的陰極接電網(wǎng)，其陽極經(jīng)電容接電網(wǎng)。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，直接周波采樣電網(wǎng)的無功功率和補(bǔ)償，快速響應(yīng)電網(wǎng)的波動(dòng)，采用峰值點(diǎn)的脈沖串觸發(fā)方式，保證了可控硅的可靠觸發(fā)，且無過電壓、沖擊電流產(chǎn)生，多組電容投切允許一步到位，性能穩(wěn)定可靠。


圖1是本實(shí)用新型的工作原理框圖。
圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的部分電路圖。
圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
電流互感器Lc接變壓器B1的初級(jí)線圈，變壓器B1的次級(jí)線圈接運(yùn)算放大器IC1的反相輸入端，變壓器B2的初級(jí)線圈接電網(wǎng)的A、B線，其次級(jí)線圈接運(yùn)算放大器IC2的反相輸入端。運(yùn)算放大器IC1-2輸出端對(duì)應(yīng)接A/D轉(zhuǎn)換器IC7的IN0、IN1端，A/D轉(zhuǎn)換器IC7的數(shù)據(jù)口D0-7和地址口A、B、C腳接單片機(jī)的P0口，其7腳經(jīng)反相器IC22接單片機(jī)的P1.7腳，電流互感器LA接變壓器B3的初級(jí)線圈，變壓器B3的次級(jí)線圈經(jīng)電阻R3接比較器IC3的輸入端，比較器IC3反相輸入端分別接地、二極管D5的陰極和二極管D6的陽極，其同相輸入端分別接電阻R8、二極管D5的陽極和二極管D6的陰極，其輸出端分別經(jīng)電阻R9接+5V電源，接相位差檢出器IC5的11腳，相位差檢出器IC5的5、9、14腳接+5V電源，2腳與10腳、4腳與13腳相接，6、7、8腳接地。變壓器B4的初級(jí)線圈接電網(wǎng)的C線、N線測(cè)得相電壓V0，其次級(jí)線圈接比較器IC4的輸入端，其中比較器IC4的同相輸入端分別經(jīng)電阻R10接地、接二極管D7的陰極、二極管D8的陽極，二極管D7-8的另一端接比較器IC4的反相輸入端，比較器IC4的輸出端分別接單片機(jī)IC6的
腳、經(jīng)電阻R11接+5V電源、經(jīng)反相器IC20接移相器IC13的7腳和經(jīng)反相器IC21接相位差檢出器IC5的3腳，相位差檢出器IC5的1腳接單片機(jī)
腳、和與門IC3的輸入端，單片機(jī)IC6的ALE腳接與門IC8的另一輸入端及A/D轉(zhuǎn)換器IC7的10腳，與門IC8的輸出端接T0。這樣，線電流Ic和線電壓VAB分別經(jīng)變壓器B1、B2對(duì)應(yīng)輸入到運(yùn)算放大器IC1、IC2，由運(yùn)算放大器IC1-2將采樣信號(hào)輸入到A/D轉(zhuǎn)換器IC7、與此同時(shí)，相電壓Vc經(jīng)變壓器B4、輸入到比較器IC4形成方波信號(hào)，其信號(hào)分別接單片機(jī)IC6的
腳，控制A/D轉(zhuǎn)換器IC7將采樣線電流Ic、線電壓VAB轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出到單片機(jī)，保證了采樣值的準(zhǔn)確性和可靠性，同理，線電流IA經(jīng)變壓器B3、比較器IC3形成方波，與比較器IC4輸出的方波經(jīng)反相器IC21一起送到相位差檢出器IC5，IC5的輸出經(jīng)與門IC8送入單片機(jī)，從而保證了功率因數(shù)角的正確采樣。
單片機(jī)IC6的時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)ALE腳依次接分頻器IC9和分頻器IC10，分別得到9.6KHZ和4.8KHZ的脈沖串，對(duì)應(yīng)輸入移相器IC13的4、12腳，作為移相脈沖，比較器IC4輸出的方波信號(hào)經(jīng)反相器IC20反相后接移相器IC13的7腳，作為被移相信號(hào)，移相器IC13的6、10、11腳輸出三路被移相后的方波信號(hào)，其上升沿分別對(duì)應(yīng)線電壓VCA、VAB、VBC的正峰值，保證了在線電壓正峰值時(shí)觸發(fā)可控硅，且無沖擊電流產(chǎn)生。單片機(jī)IC6的P1.2與移相器IC13的6腳接與門IC12的輸入端，其輸出端分別接移相器IC13的9腳和控制門IC14的一輸入端，單片機(jī)IC6的P1.0腳與分頻器IC10的輸出端接與門IC11的輸入端，相與后的信號(hào)經(jīng)其輸出端分別接控制門IC14-16的一輸入端，當(dāng)無功功率達(dá)到門限時(shí)，單片機(jī)IC6將P1.0腳置“1”。4.8KHZ脈沖串經(jīng)與門IC11分別送與控制門IC14-16，同時(shí)，單片機(jī)IC6的P1.2腳置“1”，被移相的方波經(jīng)與門IC12輸入到控制門IC14，控制門IC14的輸出端接驅(qū)動(dòng)電路IC17，同理，移相器IC13經(jīng)10腳，11腳輸出的被移相的方波分別經(jīng)控制門IC15、IC16對(duì)應(yīng)接驅(qū)動(dòng)電路IC18、IC19。
驅(qū)動(dòng)電路IC17-19同結(jié)構(gòu)，以驅(qū)動(dòng)電路IC17為例由電阻r1、三極管G1、二極管DW1-3、脈沖變壓器B5、可控硅T1和電容C1組成，其中三極管G1的基極經(jīng)電阻r1接控制門IC14的輸出端，其發(fā)射極接地，其集電極分別經(jīng)二極管DW1、脈沖變壓器B5的初級(jí)線圈接電源，脈沖變壓器B5的次級(jí)線圈分別接可控硅T1的陰極和控制極，可控硅T1的陰、陽極之間接有予充電二極管DW4，可控硅T1的陽極經(jīng)電容C1接電網(wǎng)。其工作原理為控制門IC14輸出的脈沖串經(jīng)電阻r1接三極管G1的基極，使三極管G1導(dǎo)通，經(jīng)脈沖變壓器B5輸出斷續(xù)的脈沖串觸發(fā)可控硅T1，保證可控硅T1的有效觸發(fā)，將補(bǔ)償電容C1投入電網(wǎng)。
權(quán)利要求1.一種無觸點(diǎn)無功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器，包括無功功率采樣電路、過零檢測(cè)電路、單片機(jī)、分頻器、移相器、控制門和3個(gè)同結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于單片機(jī)分別接無功功率采樣電路、過零檢測(cè)電路和分頻器的輸入端，分頻器的輸出端接移相器的輸入端和控制門，移相器的輸出端經(jīng)控制門接驅(qū)動(dòng)電路，控制補(bǔ)償電容的投切。
2.如權(quán)利要求1所述的無觸點(diǎn)無功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器，其特征在于無功功率采樣電路包括電流互感器Lc、變壓器B1、B2、檢測(cè)電路(1)、檢測(cè)電路(2)和A/D轉(zhuǎn)換器IC7組成，其中檢測(cè)電路(1)由運(yùn)算放大器IC1、電位器W1、電阻R1-4和二極管D1-2組成，檢測(cè)電路(2)由運(yùn)算放大器IC2、電位器W2、電阻R5-7和二極管D3-4組成，電流互感器Lc經(jīng)變壓器B1接檢測(cè)電路(1)的反相輸入端，變壓器B2的初級(jí)線圈接電網(wǎng)，其次級(jí)線圈一端接地，另一端接檢測(cè)電路(2)的反相輸入端，檢測(cè)電路(1)、檢測(cè)電路(2)的輸出端分別接A/D轉(zhuǎn)換器IC7的輸入端IN0、IN1。
3.如權(quán)利要求1所述的無觸點(diǎn)無功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器，其特征在于過零檢測(cè)電路包括電流互感器LA、變壓器B2-4、比較器IC3-4、反相器IC21和相位差檢出器IC5組成，變壓器B3的初級(jí)線圈接電流互感器LA，其次級(jí)線圈接比較器IC3的輸入端，比較器IC3的輸出端接相位差檢出器IC5的輸入端，變壓器B4的初級(jí)線圈接相電壓V6，其次級(jí)線圈接比較器IC4的輸入端，比較器IC4的輸出端接單片機(jī)IC6和分別經(jīng)反相器IC21、IC20接相位差檢出器IC5和移相器IC13、相位差檢出器IC5的輸出端接單片機(jī)的
腳。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的無觸點(diǎn)無功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器，其特征在于單片機(jī)IC6的時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)ALE腳分別接A/D轉(zhuǎn)換器IC7的10腳和與門IC8的輸入端，并與相位差檢出器IC5輸出的信號(hào)相與后接單片機(jī)IC6的計(jì)數(shù)器T0腳，單片機(jī)IC6的Po口接A/D轉(zhuǎn)換器IC7的數(shù)據(jù)輸出口D0-7和地址口A、B、C，接收轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的無功電流和電壓的采樣信號(hào)。
5.如權(quán)利要求1所述的無觸點(diǎn)無功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器，其特征在于單片機(jī)IC6的時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)ALE腳輸出到分頻器IC9，經(jīng)分頻器IC9分頻后的信號(hào)接移相器IC13的4腳和分頻器IC10，分頻器IC10分頻后的信號(hào)接移相器IC13的12腳、并與單片機(jī)IC6的P1.0腳輸出的信號(hào)相與后分別接控制門IC14-16的輸入端，單片機(jī)IC6的P1.2腳輸出的信號(hào)與移相器IC13的6腳輸出的信號(hào)相與后，分別接移相器IC11的9腳和控制門IC14的另一輸入端，移相器IC13的另兩輸出端10腳、11腳分別接控制門IC15、IC16的另一輸入端，控制門IC14-16的輸出端分別對(duì)應(yīng)接驅(qū)動(dòng)電路IC17-19的輸入端。
6.如權(quán)利要求1或5所述的無觸點(diǎn)無功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器，其特征在于，驅(qū)動(dòng)電路IC17由電阻、三極管，二極管DW1-4、脈沖變壓器、可控硅和電容組成，其中三極管的基極經(jīng)電阻接控制門的輸出端，其發(fā)射極接地，其集電極分別經(jīng)二極管DW1、脈沖變壓器的初級(jí)線圈接電源，脈沖變壓器的次級(jí)線圈分別接可控硅的陰極和控制極，可控硅的陰、陽極之間接預(yù)充電二極管，可控硅的陰極接電網(wǎng)、其陽極經(jīng)電容接電網(wǎng)。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種無觸點(diǎn)無功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器,包括無功功率采樣電路、過零檢測(cè)電路、單片機(jī)、分頻器、移相器、控制門和3個(gè)同結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電路,其中,單片機(jī)分別接無功功率采樣電路、過零檢測(cè)電路和分頻器的輸入端,分頻器的輸出端接移相器的輸入端和控制門,移相器的輸出端經(jīng)控制門接驅(qū)動(dòng)電路,控制補(bǔ)償電容的投切。本技術(shù)方案直接檢測(cè)電網(wǎng)的無功功率,采用了周波快速采樣補(bǔ)償技術(shù)和脈沖串觸發(fā)技術(shù),動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間短,適應(yīng)于電網(wǎng)的快速變化,性能穩(wěn)定可靠。
文檔編號(hào)G05F1/70GK2295286SQ9720588
公開日1998年10月21日 申請(qǐng)日期1997年1月10日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月10日
發(fā)明者李崇致 申請(qǐng)人:李崇致