專利名稱：無功功率動態(tài)補償調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種無功功率動態(tài)補償調(diào)節(jié)器，特別涉及一種采用電力電子器件對并聯(lián)電容器進行快速投切的無功功率動態(tài)補償調(diào)節(jié)器，屬于電氣工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在電力工業(yè)中，常常需要進行無功補償以保證電壓穩(wěn)定。目前國內(nèi)使用的無功補償裝置多為使用電磁式交流接觸器作投切開關(guān)的并聯(lián)電容器。由于受到電容器承受涌流能力、放電時間、電容器分級、接觸器操作頻率、使用壽命等諸多因素的影響，存在許多不足之處1.無功補償?shù)木炔睿菀自斐汕费a償或過補償，跟隨性不強，不能跟蹤波動性負荷和沖擊性負荷而進行快速、頻繁的投切，使用場合受到很大限制；2.不能控制電容器的合閘角和開斷角，因此不能做到無涌流投入電容器，會不可避免地產(chǎn)生合閘過電流和開斷過電壓，容易燒損開關(guān)觸頭，影響電容器的使用壽命；3.運行噪音較大；4.不利于實現(xiàn)電網(wǎng)的自動化運行。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有靜態(tài)無功補償裝置的不足，利用新型的電力電子器件取代傳統(tǒng)的機械式開關(guān)對并聯(lián)電容器進行投切控制，以實現(xiàn)無功補償裝置的快速動作、運行無噪音、無涌流、無過壓。
為實現(xiàn)上述的目的，本實用新型采用下述的技術(shù)方案一種無功功率動態(tài)補償調(diào)節(jié)器，包括晶閘管，光耦，補償電容，其特征在于所述無功功率動態(tài)補償調(diào)節(jié)器由輸入控制電路，光電隔離電路，脈沖輸出電路，兩組反并聯(lián)晶閘管模塊，同步比較電路，脈沖發(fā)生電路，補償電容及其放電回路組成；控制信號經(jīng)輸入控制電路輸入，經(jīng)光電隔離電路傳遞給脈沖輸出電路，脈沖輸出電路部分連接對三相電中的兩相進行投切控制的兩組反并聯(lián)晶閘管模塊；反并聯(lián)晶閘管模塊連接同步比較電路，經(jīng)過脈沖發(fā)生器反饋到脈沖輸出電路；所述反并聯(lián)晶閘管模塊一端連接三相電網(wǎng)，另一端連接補償電容；所述補償電容與放電回路并聯(lián)。
本實用新型所述的無功功率動態(tài)補償調(diào)節(jié)器安裝、接線、維護簡單方便，投切電容器無涌流、無過壓，工作時無噪音，允許頻繁動作，帶缺相運行，而且補償快速，便于控制，能滿足電網(wǎng)自動化運行的需要。
圖2為無功功率動態(tài)補償調(diào)節(jié)器的框圖。
圖3為無功功率動態(tài)補償調(diào)節(jié)器中觸發(fā)電路的原理圖。
圖4為無功功率動態(tài)補償調(diào)節(jié)器中控制電路的原理圖。


圖1為本無功功率動態(tài)補償調(diào)節(jié)器的外接線路圖。其中L1、L2、L3與三相電網(wǎng)相連，K、V端為控制信號接口，外接控制計算機，由計算機對無功功率調(diào)節(jié)器進行控制。下端的三個接口接△型接法的補償電容。在電容的兩端可以接上電燈以檢驗是否斷相。
圖2為無功功率動態(tài)補償調(diào)節(jié)器的原理框圖。外接的控制計算機經(jīng)過輸入控制端輸入控制信號。為避免互相干擾，調(diào)節(jié)器自身的控制電路與輸入控制端輸入的控制信號之間采用光電隔離?？刂齐娐分械拿}沖輸出電路部分接反并聯(lián)晶閘管模塊，對晶閘管的開斷進行控制。反并聯(lián)晶閘管模塊接上同步比較電路和脈沖發(fā)生器，并反饋到脈沖輸出電路中，以保證投切控制信號與觸發(fā)信號的同步。反并聯(lián)晶閘管模塊一端接三相電網(wǎng)，另一端接補償電容。補償電容經(jīng)過反并聯(lián)晶閘管模塊向電網(wǎng)發(fā)出或者吸收無功功率。補償電容接放電回路，以便在從電網(wǎng)中切除時釋放儲存的電能。
圖3為無功功率動態(tài)補償調(diào)節(jié)器中觸發(fā)電路的原理圖。觸發(fā)電路主要包括同步比較部分，脈沖發(fā)生部分和脈沖輸出部分?！餍徒臃ǖ难a償電容C的3個接頭中一個接頭直接接入電網(wǎng)，另兩個接頭經(jīng)過反并聯(lián)晶閘管模塊接入電網(wǎng)。這樣，由觸發(fā)電路對反并聯(lián)的晶閘管模塊進行觸發(fā)，即可控制補償電容的投放，以達到調(diào)節(jié)無功功率的目的。
在圖3中，由晶閘管SCR1、SCR2組成的反并聯(lián)晶閘管模塊及其外圍電路與由晶閘管SCR3、SCR4組成的反并聯(lián)晶閘管模塊及其外圍電路是鏡像對稱的。因此，此處僅對由晶閘管SCR1、SCR2組成的反并聯(lián)晶閘管模塊及其外圍電路作詳細說明即可。SCR1和SCR2反向并聯(lián)，一端接補償電容，另一端接電網(wǎng)。SCR1的觸發(fā)端經(jīng)電阻R111和三極管T103與光耦U101的輸出端相連，光耦U101采用NEC2501芯片，控制輸入端接收控制信號，接地端接地，另一端與電容C101相接。SCR2的觸發(fā)端經(jīng)電阻R112和三極管T104與光耦U102的輸出端相連，光耦U102的另一端與電容C102相接。三極管T101、T102的集電極端分別經(jīng)過電阻R103、R104接信號VCC1和VCC2，而VCC1和VCC2為由電容C7和C8分別組成的兩組變壓器反饋式振蕩電路(顯示在圖4中)發(fā)出的振蕩信號。為保證容性無觸點開關(guān)的導(dǎo)通與電源電壓波形的嚴格同步，以避免產(chǎn)生涌流和過壓，由晶閘管SCR1、SCR2，穩(wěn)壓管D101、D102、二極管D103、D104，電阻R101、R102，電容C100和補償電容C組成一個取樣同步比較電路。直接測量反并聯(lián)晶閘管模塊SCR1、SCR2兩端的壓差，通過穩(wěn)壓管D101、D102過零取樣，通過三極管T101、T102，電容C101、C102放大產(chǎn)生脈沖，經(jīng)過光耦U101、U102后，由三極管T103、T104觸發(fā)反并聯(lián)的晶閘管模塊SCR1和SCR2。對于由晶閘管SCR3、SCR4組成的反并聯(lián)晶閘管模塊及其外圍電路來說，觸發(fā)和同步的原理是一樣的，此處就不重復(fù)了。
圖3中還顯示了補償電容器的放電電路。放電電路由串聯(lián)的電阻和電感組成，并聯(lián)在補償電容C上。當補償電容C投入電網(wǎng)時，電感T1、T2的鐵芯感抗遠遠大于R1、R2的阻抗，因此對整個電路影響很小。當電容C從電網(wǎng)中切除時，直流放電壓降主要落在電阻R1、R2上，因此放電速度很快。
圖4所示的是控制電路的原理圖?？刂齐娐钒ü怆姼綦x部分和低壓保護部分。由電容C7(C8、C4、C5)和相關(guān)變壓器組成的變壓器反饋式振蕩電路也顯示在圖4中。電阻R16-R19、R21-R25，電容C13、C14、C15、C19，二極管D17、D18，穩(wěn)壓管ZD3、三極管Q9組成一個低壓保護電路，保護內(nèi)接的光耦。Q9的基極和電阻R23之間接有一個光耦U3，U3的控制輸入端接收CN1處的控制信號，輸出端經(jīng)過限流電阻R3接光耦U101、U102、U103、U104的輸入端。這樣可由外接的計算機對光耦U101、U102、U103、U104的通斷進行控制。由于控制電源電壓信號不對反并聯(lián)的晶閘管模塊直接產(chǎn)生作用，所以安裝起來就和安裝普通接觸器一樣方便，不需要現(xiàn)場調(diào)試。
需要說明的是，本實用新型的特定實施方案已經(jīng)對本實用新型進行了詳細描述，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不背離本實用新型的精神和范圍的情況下對它進行的各種顯而易見的改變都在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種無功功率動態(tài)補償調(diào)節(jié)器，包括晶閘管，光耦，補償電容，其特征在于所述無功功率動態(tài)補償調(diào)節(jié)器由輸入控制電路，光電隔離電路，脈沖輸出電路，兩組反并聯(lián)晶閘管模塊，同步比較電路，脈沖發(fā)生電路，補償電容及其放電回路組成；控制信號經(jīng)輸入控制電路輸入，經(jīng)光電隔離電路傳遞給脈沖輸出電路，脈沖輸出電路部分連接對三相電中的兩相進行投切控制的兩組反并聯(lián)晶閘管模塊；反并聯(lián)晶閘管模塊連接同步比較電路，經(jīng)過脈沖發(fā)生器反饋到脈沖輸出電路；所述反并聯(lián)晶閘管模塊一端連接三相電網(wǎng)，另一端連接補償電容；所述補償電容與放電回路并聯(lián)。
2.如權(quán)利要求1所述的無功功率動態(tài)補償調(diào)節(jié)器中，所述反并聯(lián)晶閘管模塊為反向并聯(lián)的兩個晶閘管。
3.如權(quán)利要求1所述的無功功率動態(tài)補償調(diào)節(jié)器中，所述放電回路由電阻和電感串接而成。
4.如權(quán)利要求1所述的無功功率動態(tài)補償調(diào)節(jié)器中，所述同步比較電路與所述反并聯(lián)晶閘管模塊兩端連接，經(jīng)過穩(wěn)壓管依次連接三極管、電容、光耦，經(jīng)光耦后由三極管的發(fā)射極觸發(fā)反并聯(lián)晶閘管模塊中的晶閘管。
5.如權(quán)利要求1所述的無功功率動態(tài)補償調(diào)節(jié)器中，所述輸入控制電路和光電隔離電路中由電阻、電容、二極管、穩(wěn)壓管、三極管串并聯(lián)成一個低壓保護電路，光耦接在其中的三極管基極與電阻之間；所述光耦的控制輸入端接收外部控制信號，輸出端經(jīng)過限流電阻連接同步比較電路中光耦的輸入端。
專利摘要一種無功功率動態(tài)補償調(diào)節(jié)器，由輸入控制電路，光電隔離電路，脈沖輸出電路，兩組反并聯(lián)晶閘管模塊，同步比較電路，脈沖發(fā)生電路，補償電容及其放電回路組成?？刂菩盘柦?jīng)輸入控制電路輸入，經(jīng)光電隔離電路傳遞給脈沖輸出電路，脈沖輸出電路部分連接兩組反并聯(lián)晶閘管模塊，反并聯(lián)晶閘管模塊一端連接三相電網(wǎng)，另一端連接補償電容，對三相電中的兩相進行投切控制。本調(diào)節(jié)器具有安裝、接線、維護簡單方便，投切電容器無涌流、無過壓，工作時無噪音，允許頻繁動作，帶缺相運行等特點，補償快速，便于控制，能滿足電網(wǎng)自動化運行的需要。
文檔編號H02J3/18GK2553555SQ0224054
公開日2003年5月28日 申請日期2002年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月14日
發(fā)明者余狀好 申請人:余狀好