單臺(tái)三極同步開關(guān)智能型無(wú)功補(bǔ)償裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的通過(guò)32位微處理器高精度的AD采樣和高速的運(yùn)算能力來(lái)精確控制磁保持繼電器在電壓的過(guò)零點(diǎn)之前提前投入，使磁保持繼電器的接點(diǎn)在電壓過(guò)零時(shí)刻恰好閉合，實(shí)現(xiàn)電容器的無(wú)涌流投入。同時(shí)采用電能參數(shù)計(jì)量專用芯片，將電能參數(shù)（如有功功率、無(wú)功功率、視在功率、電壓有效值、電流有效值等）予以顯示和通過(guò)通訊控制方式實(shí)時(shí)發(fā)送到上級(jí)電網(wǎng)。本發(fā)明為一種基于單臺(tái)三極同步開關(guān)智能型無(wú)功補(bǔ)償裝置,相比現(xiàn)有技術(shù)中使用多臺(tái)單極同步開關(guān)來(lái)分別投切電容器組的技術(shù)方案，僅采用一臺(tái)三極同時(shí)閉合、同時(shí)打開的同步開關(guān)，通過(guò)創(chuàng)新的硬軟件技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)高效、安全、節(jié)能的無(wú)功補(bǔ)償。
【專利說(shuō)明】單臺(tái)三極同步開關(guān)智能型無(wú)功補(bǔ)償裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償、諧波濾波和電網(wǎng)電能質(zhì)量治理領(lǐng)域，具體地涉及一種基于單臺(tái)三極同步開關(guān)智能型無(wú)功補(bǔ)償裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電網(wǎng)需要無(wú)功補(bǔ)償來(lái)達(dá)到穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，提高功率因數(shù)，減低線路損耗的目的。投切電容器組是實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹饕椒ǎ欢?，投切電容器組的技術(shù)現(xiàn)狀不容樂(lè)觀。在無(wú)功補(bǔ)償領(lǐng)域，最先應(yīng)用于低壓電容器投切的開關(guān)是交流接觸器，交流接觸器作為投切裝置其特點(diǎn)是接觸電阻小，投切時(shí)間較慢，在投切過(guò)程中容易產(chǎn)生涌流，在大電流高電壓情況下易產(chǎn)生火花及電弧，長(zhǎng)期使用其觸點(diǎn)非常容易燒結(jié)粘連，嚴(yán)重影響投切裝置及補(bǔ)償電力電容器壽命。且交流接觸器在動(dòng)作過(guò)程中震動(dòng)較大導(dǎo)致安裝架以及節(jié)點(diǎn)的加速老化，同時(shí)產(chǎn)生較大的噪音。并且交流接觸器為保持吸合狀態(tài)自身也需要消耗能量，不符合節(jié)能要求。并聯(lián)電容器由交流接觸器投切電網(wǎng)時(shí)，由于其相位點(diǎn)是隨機(jī)的，所以會(huì)產(chǎn)生幅值很大、頻率很高的浪涌電流(涌流最大時(shí)可能超過(guò)100倍電容器額定電流)。涌流不僅會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生不利的干擾，對(duì)交流接觸器易產(chǎn)生電弧、易燒損觸頭，而且涌流、過(guò)電壓會(huì)加速電容器的失效，減少電容器的使用壽命，甚至爆炸，所以采用交流接觸器的投切方式諧波污染大、維護(hù)成本高、不適于頻繁操作，而它仍有大量市場(chǎng)占有率的原因是其電路簡(jiǎn)單，成本低。
[0003]復(fù)合開關(guān)這種投切開關(guān)同時(shí)具備了交流接觸器和電力電子投切開關(guān)二者的優(yōu)點(diǎn)，不但抑制了涌流、避免了拉弧而且功耗較低，不再需要配備笨重的散熱器和冷卻風(fēng)扇。要把二者結(jié)合起來(lái)的關(guān)鍵是相互之間的時(shí)序配合必須默契，可控硅開關(guān)負(fù)責(zé)控制電容器的投入和切除，交流接觸器負(fù)責(zé)保持電容器投入后的接通，當(dāng)接觸器投入后可控硅開關(guān)就立即退出運(yùn)行，這樣就避免了可控硅元件的發(fā)熱。
[0004]復(fù)合開關(guān)作為投切裝置，機(jī)械及電壽命短，可控硅容易損壞，故障率相當(dāng)高。復(fù)合開關(guān)技術(shù)既使用可控硅又使用繼電器，于是結(jié)構(gòu)就變得相當(dāng)復(fù)雜成本上升，并且由于可控娃對(duì)dv/dt的敏感性也比較容易損壞。運(yùn)行成本較高。
[0005]同步開關(guān)是近年來(lái)最新發(fā)展的技術(shù)，同步開關(guān)是傳統(tǒng)的機(jī)械開關(guān)與現(xiàn)代微電子技術(shù)的完美結(jié)合產(chǎn)物。它吸收了交流接觸器控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，復(fù)合開關(guān)零電壓投入、零電流切除等優(yōu)點(diǎn)，成功地將投入、切除時(shí)瞬間涌流控制在最佳額定運(yùn)行電流以內(nèi)，完美地解決了在電容器投切過(guò)程中出現(xiàn)的高電壓諧波和大涌流等問(wèn)題；同步開關(guān)拒絕使用可控硅，它以微處理器為核心，輔以高精度的采樣回路和合理的程序設(shè)計(jì)來(lái)替換復(fù)合開關(guān)中最易損壞的可控硅元件，不僅避免了可控硅組件所容易出現(xiàn)的故障，還真正意義的做到了無(wú)涌流，實(shí)現(xiàn)了理想的過(guò)零投切；為了更進(jìn)一步抑制電容器投切開關(guān)開斷時(shí)的暫態(tài)過(guò)電壓，同步開關(guān)增設(shè)了有效的放電回路，將過(guò)電壓限定在安全區(qū)內(nèi)，使其能安全可靠的適用于頻繁投切；由于同步開關(guān)應(yīng)用了微處理器技術(shù)，不僅能通過(guò)通訊控制方式對(duì)多路電容器進(jìn)行控制，還具備通訊功能，可將現(xiàn)場(chǎng)的電測(cè)量信息實(shí)時(shí)發(fā)送到上級(jí)電網(wǎng)；同步開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)共補(bǔ)和分補(bǔ)，以適應(yīng)用戶的不同需求；由于同步開關(guān)的驅(qū)動(dòng)功耗僅有1-3W，最大限度的做到了節(jié)約能源；同步開關(guān)不僅廣泛適用于低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置，還可在特殊場(chǎng)合下作為開關(guān)元件使用。綜上所述，同步開關(guān)不僅大大提高了電容器投切開關(guān)的安全可靠性，同時(shí)節(jié)能環(huán)保，經(jīng)濟(jì)耐用、結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)化，成本降低，可靠性大大提高，是交流接觸器及復(fù)合開關(guān)理想的換代產(chǎn)品，同步開關(guān)必將替代復(fù)合開關(guān)和交流接觸器成為無(wú)功補(bǔ)償電容器投切開關(guān)的主流。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的通過(guò)微處理器高精度的AD采樣和高速的運(yùn)算能力來(lái)精確控制磁保持繼電器在電壓的過(guò)零點(diǎn)之前提前投入，使磁保持繼電器的接點(diǎn)在電壓過(guò)零時(shí)刻恰好閉合，實(shí)現(xiàn)電容器的無(wú)涌流投入。在電流過(guò)零點(diǎn)之前提前切除磁保持繼電器，使磁保持繼電器的接點(diǎn)在電流過(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻恰好斷開，實(shí)現(xiàn)電容器的無(wú)電弧切除。成功地將投入、切除時(shí)瞬間涌流控制在額定運(yùn)行電流以內(nèi)，完美地解決了在電容器投切過(guò)程中出現(xiàn)的高電壓諧波和大涌流等問(wèn)題；基于單臺(tái)三極同步開關(guān)智能型無(wú)功補(bǔ)償裝置以微處理器為核心，輔以高精度的采樣回路和合理的程序設(shè)計(jì)來(lái)控制磁保持繼電器的工作，不僅避免了最易損壞的可控硅元件所容易出現(xiàn)的故障，還真正意義的做到了無(wú)涌流，實(shí)現(xiàn)了理想的過(guò)零投切；為了更進(jìn)一步抑制電容器投切開關(guān)開斷時(shí)的暫態(tài)過(guò)電壓，基于單臺(tái)三極同步開關(guān)智能型無(wú)功補(bǔ)償裝置增加了有效的放電回路，將過(guò)電壓限定在安全區(qū)內(nèi)，使其能安全可靠的適用于頻繁投切；同時(shí)采用電能參數(shù)計(jì)量專用芯片，將電能參數(shù)(如有功功率、無(wú)功功率、視在功率、電壓有效值、電流有效值等)予以顯示和通過(guò)通訊控制方式實(shí)時(shí)發(fā)送到上級(jí)電網(wǎng)。
[0007]本發(fā)明為一種基于單臺(tái)三極同步開關(guān)智能型無(wú)功補(bǔ)償裝置，相比現(xiàn)有技術(shù)中使用多臺(tái)單極同步開關(guān)來(lái)分別投切電容器組的技術(shù)方案，僅采用一臺(tái)三極同時(shí)閉合、同時(shí)打開的同步開關(guān)，通過(guò)創(chuàng)新的硬軟件技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)高效、安全、節(jié)能的無(wú)功補(bǔ)償。
[0008]本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷所采用的新技術(shù)方案包括以下內(nèi)容:單臺(tái)三極同步開關(guān)智能型無(wú)功補(bǔ)償裝置主要分為軟件和硬件兩大部分。硬件部分主要包括:三相交流采樣單元1、A電源轉(zhuǎn)換單元2、磁保持繼電器單元3、補(bǔ)償電容器單元4、B電源轉(zhuǎn)換單元5、放電單元6、繼電器驅(qū)動(dòng)單元7、32位微處理器單元8、光電隔離輸入控制單元9、繼電器輸出交流采樣單元10、顯示單元11、CAN總線網(wǎng)絡(luò)通信單元12、電能計(jì)量芯片單元13等。
[0009]單臺(tái)三極同步開關(guān)智能型無(wú)功補(bǔ)償裝置，所述三相交流電送入三相交流采樣電路I，采樣后的信號(hào)送入32位微處理器單元8和電能計(jì)量芯片單元13 ;電能計(jì)量芯片單元13與32位微處理器單元8進(jìn)行通訊，實(shí)時(shí)將電能參數(shù)送32位微處理器單元8 ;三相交流電送入磁保持繼電器單元3，磁保持繼電器單元3的輸出與補(bǔ)償電力電容器單元4相連；32位32位微處理器單元8根據(jù)采樣的交流信號(hào)發(fā)出指令給繼電器驅(qū)動(dòng)單元7，由繼電器驅(qū)動(dòng)單元7控制磁保持繼電器單元3中磁保持繼電器的導(dǎo)通和關(guān)閉，將三相交流電接入補(bǔ)償電力電容器單元4 ;放電單元6接受來(lái)自32位微處理器單元8的指令對(duì)補(bǔ)償電力電容器單元4暫態(tài)電壓進(jìn)行釋放；32位微處理器單元8將相關(guān)信息輸出到顯示單元11予以顯示；32位微處理器單元8將相關(guān)信息實(shí)時(shí)輸出到CAN總線網(wǎng)絡(luò)通信單元12通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳到控制中心；三相交流電的兩相接入A電源轉(zhuǎn)換單元2，經(jīng)轉(zhuǎn)換后的電源送入B電源轉(zhuǎn)換單元5，同時(shí)送入繼電器驅(qū)動(dòng)單元7和電能計(jì)量芯片單元13作為工作電源，經(jīng)B電源轉(zhuǎn)換單元5轉(zhuǎn)換后的電源分別送入32位微處理器單元8、光電隔離輸入控制單元9、顯示單元11、放電單元6、顯示單元11、CAN總線網(wǎng)絡(luò)通信單元12作為工作電源。[0010]本發(fā)明的有益技術(shù)效果:
采用磁保持繼電器作為同步開關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，具有輸出電流大，靜態(tài)功耗小、節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)，電路設(shè)計(jì)具有缺相和欠壓保護(hù)功能，保證了裝置安全可靠運(yùn)行；采用有新型的可控硅驅(qū)動(dòng)的光電耦合器件構(gòu)成的電路將補(bǔ)償電容上的直流電壓予以快速泄放，以此保證下次正常的功率補(bǔ)償投切工作；采用32位微處理器和CAN收發(fā)器組成的網(wǎng)絡(luò)通訊傳輸技術(shù)，將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)參數(shù)迅速上傳到控制中心，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化控制管理。本發(fā)明的基于單臺(tái)三極同步開關(guān)智能型無(wú)功補(bǔ)償裝置其他技術(shù)方案相比，本發(fā)明的方案采用的元器件數(shù)量少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、體積更小、安全可靠、成本降低，在推廣使用過(guò)程中深受工程使用單位青睞。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1:系統(tǒng)框圖
圖2:光電隔離輸入單元電路 圖3:顯示電路單元 圖4:交流采樣單元電路 圖5:32位微處理器單元電路 圖6:繼電器驅(qū)動(dòng)單元電路 圖7:整機(jī)工作電源電路 圖8:放電電路意框圖 圖9:放電單元電路
圖10:電能計(jì)量芯片(ATT7022A)與32位微處理器通訊接口示意框圖 圖11 =CAN網(wǎng)關(guān)的串行模塊通信框圖 圖12:軟件主程序流程圖。
[0012]【具體實(shí)施方式】
下面結(jié)合實(shí)例做一詳細(xì)闡述。
[0013]圖1是系統(tǒng)框圖，三相交流電的A/C相輸入到A電源轉(zhuǎn)換單元2，將380V的交流電轉(zhuǎn)換為12V直流電源，A電源轉(zhuǎn)換單元2為繼電器驅(qū)動(dòng)單元7和電能計(jì)量芯片單元13提供電源，同時(shí)A電源轉(zhuǎn)換單元2輸出到B電源轉(zhuǎn)換單元5將12V的直流電壓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)為3.3V的工作電源，向三相交流采樣電路1、放電單元6、32位微處理器單元8、光電隔離輸入單元9、繼電器輸出采樣電路10、顯示單元11提供工作電源。
[0014]更進(jìn)一步:外部投入信號(hào)(在工程和現(xiàn)場(chǎng)使用一般采用無(wú)功功率補(bǔ)償控制器輸出控制信號(hào))經(jīng)光電隔離輸入控制電路9隔離后送入32位微處理器單元8中去，然后32位微處理器單元8通過(guò)交流采樣電路I送來(lái)的三相交流電壓相位和過(guò)零點(diǎn)信息，經(jīng)分析計(jì)算后發(fā)出指令給繼電器驅(qū)動(dòng)單元7，通過(guò)繼電器驅(qū)動(dòng)單元7控制磁保持繼電器單元3導(dǎo)通，將三相交流電加載到電力補(bǔ)償電容器單元4，完成一次電容的投入工作，然后32位微處理器單元8通過(guò)顯示單元11向外部指示工作情況；通過(guò)CAN總線網(wǎng)絡(luò)通信單元12向控制中心發(fā)送數(shù)據(jù)信息。
[0015]更進(jìn)一步:在投切后通過(guò)32位微處理器單元8不斷向交流采樣電路I采集三相電壓，從而判斷是否有缺相和欠壓情況出現(xiàn)，如果出現(xiàn)則通過(guò)32位微處理器單元8向繼電器驅(qū)動(dòng)單元7發(fā)出斷開繼電器信號(hào)，控制繼電器驅(qū)動(dòng)單元7中的繼電器斷開，從三相交流電上切除補(bǔ)償電容器單元4，然后通過(guò)32位微處理器單元8控制顯示單元11向外部輸出故障指示。若32位微處理器單元8檢測(cè)到光電隔離輸入控制電路9無(wú)外部投切信號(hào)時(shí)，32位微處理器單元8控制繼電器驅(qū)動(dòng)單元7斷開磁保持繼電器單元3，同時(shí)32位微處理器單元8向放電單元6放電電路發(fā)出控制信號(hào)，將補(bǔ)償電容器單元4電力電容上的剩余直流電放掉，然后32位微處理器單元8控制顯示單元11輸出相應(yīng)的指示信號(hào)，從而完成一次切除補(bǔ)償電容器單元4電力電容的工作。
[0016]更進(jìn)一步:三相交流采樣電路I輸出信息送入電能計(jì)量芯片單元13進(jìn)行計(jì)算后通過(guò)SPI串行通信口與32位微處理器單元8進(jìn)行通訊操作，32位微處理器單元8 一方面將數(shù)據(jù)送入顯示單元11進(jìn)行顯示，另一方面通過(guò)CAN總線單元12將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳到控制中心。
[0017]圖2是光電隔離輸入電路，外部無(wú)功功率補(bǔ)償控制器檢測(cè)三相交流電的功率因數(shù)，按照相應(yīng)的設(shè)置輸出控制信號(hào)從而控制同步開關(guān)投入或切除電容。當(dāng)需要投入電容時(shí)，無(wú)功功率補(bǔ)償控制器輸出12v的控制控制信號(hào)到Pl (連接器)上，外部控制信號(hào)通過(guò)Pl輸入，Pl的I腳為公共端輸入正極，2、3、4腳輸入控制信號(hào)的負(fù)極，R74、75、76為限流電阻，U12、U13、U14為隔離光耦，控制信號(hào)輸入后使光耦導(dǎo)通，R77、R78、R79為下拉電阻，此時(shí)PA0、PA1、PA2呈現(xiàn)高電平，當(dāng)無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，PA0、PA1、PA2呈現(xiàn)低電平，C31、C32、C33為濾波電容，消除干擾，PAO、PAU PA2為32位微處理器的輸入端口，32位微處理器讀取相應(yīng)的電平信號(hào)后作出相應(yīng)的控制。
[0018]圖3是顯示電路，1?87、1?88、1?89、1?90、1?91為限流電阻，D3為雙色發(fā)光二極管，D4、D5、D6為發(fā)光二極管，PD2, PB3、PB4、PB5、PB6為32位微處理器的輸出控制端口，控制各個(gè)二極管的亮滅，以此為外部作出相應(yīng)的指示。
[0019]圖 4 是交流采樣電路，R13、R14、R15、R16、R17、R21、R22、R23、R24、R25 為分壓電阻，380V交流電壓通過(guò)上述分`壓電阻取出相應(yīng)相位上的交流小信號(hào)，R17上分得的交流小信號(hào)通過(guò)R18的限流電阻加到后面由R19、Q1、R20組成的射極跟隨器基極上，從而由R17上分得的交流小信號(hào)在三極管的射極輸出到32位微處理器的PA4上，供32位微處理器AD采樣，從而通過(guò)計(jì)算得到相應(yīng)線電壓上的電壓和相位，為后續(xù)的控制操作提供參考，R25上的分得的交流小信號(hào)通過(guò)R26限流電阻加到后面由R27、Q2、R28組成的射極跟隨器的基極上，從而由R25上分得的交流小信號(hào)在三極管的射極輸出到32位微處理器的PA5上，供32位微處理器米樣。C25、C26為濾波電容,濾除高頻干擾信號(hào)。
[0020]圖5是32位微處理器最小系統(tǒng)，32位微處理器U2 (STM32F051R8T6)使用的是以ARM 32 位 Cortex?-M0 系列的 32 位微處理器(主頻最大 48 MHz)，C42、C41、C40、C7、C8、C11、C12、C37、C38、C39為電源濾波電容濾除干擾信號(hào)32位微處理器供電，C9、C43、L1、C44、ClO組成的型濾波器，為單片的的ADC提供穩(wěn)定的參考電源，C34、C35、Y1 (晶振)組成的震蕩電路，為32位微處理器提供時(shí)鐘信號(hào)，C36、R84上電復(fù)位電路。R85、R86為分壓電阻選擇32位微處理器為內(nèi)存啟動(dòng)，SWD接口為串口調(diào)試端口，CN2為串口輸出端口。
[0021]圖6繼電器驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路運(yùn)用的是集成IC做的驅(qū)動(dòng)電路，BL8023是雙向繼電器驅(qū)動(dòng)集成電路，用于控制磁保持繼電器的工作，具有輸出電流大，靜態(tài)功耗小的特點(diǎn)，控制信號(hào)由32位微處理器的PC3管腳和PC4光腳輸出，通過(guò)限流電阻Rl和R4進(jìn)入U(xiǎn)3(BL8023)中，然后放大后的驅(qū)動(dòng)信號(hào)有U3的I腳和5腳輸出到繼電器上進(jìn)行控制，R2和R3為下拉電阻，C16和C15為輸入信號(hào)的濾波電容,防止干擾。C13、C14為電源濾波電容。
[0022]圖7是整機(jī)工作電源，交流380V電壓通過(guò)變壓器Tl輸出15V的交流電，經(jīng)過(guò)BDl全橋整流為脈動(dòng)直流電壓，電容Cl和C2濾波然后通過(guò)VRl (7812)線性穩(wěn)壓輸出穩(wěn)定的直流12V電壓為其它單元電路提供低壓直流電源；再經(jīng)過(guò)電容C3和C4濾波后進(jìn)入線性穩(wěn)壓管VR2 (ASM1117)輸出3.3V的直流電壓，C5和C6為濾波電容。
[0023]圖8放電電路，三相交流電通過(guò)磁保持繼電器K1、K2、K3接入到補(bǔ)償上進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，當(dāng)繼電器Κ1、Κ2、Κ3斷開后補(bǔ)償電容上存在著一定的直流高壓，如果在下次投入之前沒(méi)有將電容上的全部電壓放掉，會(huì)致使采樣的電壓過(guò)零點(diǎn)發(fā)生偏差，從而導(dǎo)致繼電器不能準(zhǔn)確的在過(guò)零點(diǎn)投入，因此在每完成一次投切任務(wù)后會(huì)將補(bǔ)償電容上的直流電壓通過(guò)由可控硅驅(qū)動(dòng)的光電耦合器M0C3023組成的放電電路全部放掉，以此保證我們下次正常的投切工作，在圖9中，32位微處理器通過(guò)PClO控制端口將控制信號(hào)輸出，經(jīng)過(guò)限流電阻R70接入到三極管Q7的基極端，R80為下拉電阻。R67、光電耦合器U6和U7串聯(lián)接入到三極管Q7的集電極上，由三極管控制光電耦合器U6和U7其中R67為限流電阻控制光電耦合器M0C3023的總電流，防止電流過(guò)高燒毀光電耦合器U6 (M0C3023)和光電耦合器U7 (M0C3023)，只要Q7導(dǎo)通，光電耦合器U6、光電耦合器U7導(dǎo)通，從而使R62、R61接入到電容的兩端進(jìn)行放電。在幾秒鐘內(nèi)就可以將電容的所有電壓放掉，完成電容的放電工作。
[0024]圖10是電能計(jì)量芯片(ATT7022A)與32位微處理器通訊接口示意框圖，電能計(jì)量芯片(ATT7022A)它與32位微處理器有6條連線，其中4條是SPI 口線，其中CS是片選信號(hào)，SCLK是串行時(shí)鐘輸入，DIN是串行數(shù)據(jù)輸入，DOUT是串行數(shù)據(jù)輸出，還有兩條分別是復(fù)位控制線RESET，握手信號(hào)線SIG，由于電能計(jì)量芯片(ATT7022A)所有信號(hào)高電平為5V，在與3V電源工作的32位微處理器連線時(shí)，中間應(yīng)接電平轉(zhuǎn)換電路。
[0025]為防止干擾信號(hào)對(duì)SPI傳輸信號(hào)線的影響，在SPI信號(hào)線上都串聯(lián)一個(gè)10 Ω電阻(R1/R2/R3/R4)，這些電阻與IC輸入端的寄生電容C結(jié)合起來(lái)可構(gòu)成一個(gè)低通濾波器，從而可以消除接受信號(hào)的高頻干擾。在SPI通訊速率允許的條件下，在信號(hào)線的輸入端加一個(gè)去耦電容C1/C2/C3/C4，以增強(qiáng)抗干擾能力。
[0026]32位微處理器必須對(duì)SIG信號(hào)或其狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。在上電或者電能計(jì)量芯片(ATT7022A)受干擾復(fù)位，必須由外部MCU通過(guò)SPI 口對(duì)校表數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，以保證計(jì)量的準(zhǔn)確性。SIG信號(hào)就是用來(lái)通知外部MCU的一個(gè)握手信號(hào)。在電能計(jì)量芯片(ATT7022A)的SIG端口處接IOnF的去耦電容，增強(qiáng)其抗干擾能力。為了在上電和32位微處理器復(fù)位后，電能計(jì)量芯片(ATT7022A)能與32位微處理器同步的工作，電能計(jì)量芯片(ATT7022A)的RESET信號(hào)需要由32位微處理器控制，復(fù)位過(guò)程為RESET信號(hào)保持大于30ns低電平芯片復(fù)位，此時(shí)SIG輸出高電平，然后32位微處理器將RESET信號(hào)拉高，大約經(jīng)500us左右，電能計(jì)量芯片(ATT7022A)完成初始化，SIG輸出低電平信號(hào)，此后才能進(jìn)行SPI操作。在圖11中電能計(jì)量芯片(ATT7022A)的RESET端口處接有復(fù)位電路電阻Rs和電容Cs。
[0027]圖11是CAN網(wǎng)關(guān)的串行模塊通信框圖。CAN總線控制器采用恩智浦半導(dǎo)體推出的LPC11C22芯片，是市場(chǎng)上定價(jià)最低的32位微處理器解決方案，它的價(jià)值和易用性比現(xiàn)有的8位/16位32位微處理器更勝一籌。LPCl 1C22芯片內(nèi)集成了高速CAN收發(fā)器、CAN控制器，在進(jìn)行CAN總線通信時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸更加靈活方便，可靠性更高、功能更加完備。它完全兼容CAN2.0B協(xié)議，可以在有干擾的環(huán)境里使用上述協(xié)議與其他控制器串行通信。[0028]圖12軟件主程序流程圖，軟件部分主要包括:初始化程序模塊、交流采樣程序模塊、繼電器驅(qū)動(dòng)程序模塊、閃存存儲(chǔ)參數(shù)程序模塊、控制信號(hào)檢測(cè)程序模塊、電容器程序模塊等，采用C語(yǔ)言編寫。
【權(quán)利要求】
1.一種單臺(tái)三極同步開關(guān)智能型無(wú)功補(bǔ)償裝置，其特征在于:所述三相交流電送入三相交流采樣電路1，采樣后的信號(hào)送入32位微處理器單元8和電能計(jì)量芯片單元13 ;電能計(jì)量芯片單元13與32位微處理器單元8進(jìn)行通訊，實(shí)時(shí)將電能參數(shù)送32位微處理器單元8 ;三相交流電送入磁保持繼電器單元3，磁保持繼電器單元3的輸出與補(bǔ)償電力電容器單元4相連；32位32位微處理器單元8根據(jù)采樣的交流信號(hào)發(fā)出指令給繼電器驅(qū)動(dòng)單元7，由繼電器驅(qū)動(dòng)單元7控制磁保持繼電器單元3中磁保持繼電器的導(dǎo)通和關(guān)閉，將三相交流電接入補(bǔ)償電力電容器單元4 ;放電單元6接受來(lái)自32位微處理器單元8的指令對(duì)補(bǔ)償電力電容器單元4暫態(tài)電壓進(jìn)行釋放；32位微處理器單元8將相關(guān)信息輸出到顯示單元11予以顯示；32位微處理器單元8將相關(guān)信息實(shí)時(shí)輸出到CAN總線網(wǎng)絡(luò)通信單元12通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳到控制中心；三相交流電的兩相接入A電源轉(zhuǎn)換單元2，經(jīng)轉(zhuǎn)換后的電源送入B電源轉(zhuǎn)換單元5，同時(shí)送入繼電器驅(qū)動(dòng)單元7和電能計(jì)量芯片單元13作為工作電源，經(jīng)B電源轉(zhuǎn)換單元5轉(zhuǎn)換后的電源分別送入32位微處理器單元8、光電隔離輸入控制單元9、顯示單元11、放電單元6、顯示單元11、CAN總線網(wǎng)絡(luò)通信單元12作為工作電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單臺(tái)三極同步開關(guān)智能型無(wú)功補(bǔ)償裝置，其特征在于:32位微處理器單元8通過(guò)光電隔離輸入控制電路9而得到外部投入信號(hào)，然后32位微處理器單元8通過(guò)交流采樣電路I送來(lái)的三相交流電壓相位和過(guò)零點(diǎn)信息，經(jīng)分析計(jì)算后發(fā)出指令給繼電器驅(qū)動(dòng)單元7，通過(guò)繼電器驅(qū)動(dòng)單元7控制磁保持繼電器單元3導(dǎo)通，將三相交流電加載到電力補(bǔ)償電容器單元4，完成一次電容的投入工作，然后32位微控制器單元8通過(guò)顯示單元11向外部指示工作情況，通過(guò)CAN總線網(wǎng)絡(luò)通信單元12向控制中心發(fā)送數(shù)據(jù)信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單臺(tái)三極同步開關(guān)智能型無(wú)功補(bǔ)償裝置，其特征在于:三相交流采樣電路I輸出信息送入電能計(jì)量芯片單元13進(jìn)行計(jì)算后通過(guò)SPI串行通信口與32位微控制器單元8進(jìn)行通訊操作，32位微控制器單元8 一方面將數(shù)據(jù)送入顯示單元11進(jìn)行顯示，另一方面通過(guò)CAN總線單元12將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳到控制中心。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單臺(tái)三極同步開關(guān)智能型無(wú)功補(bǔ)償裝置，其特征在于:三相交流電通過(guò)磁保持繼電器K1、K2、K3接入到補(bǔ)償電容上進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，當(dāng)繼電器K1、Κ2、Κ3斷開后，補(bǔ)償電容上存在著一定的直流高壓，如果在下次投入之前沒(méi)有將電容上的全部電壓放掉，會(huì)致使采樣的電壓過(guò)零點(diǎn)發(fā)生偏差，從而導(dǎo)致繼電器不能準(zhǔn)確的在過(guò)零點(diǎn)投入，因此在每完成一次投切任務(wù)后會(huì)將補(bǔ)償電容上的直流電壓通過(guò)由可控硅驅(qū)動(dòng)的光電耦合器M0C3023組成的放電電路全部放掉，以此保證下次正常的投切工作。
【文檔編號(hào)】H02J3/18GK103872692SQ201410069945
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月28日
【發(fā)明者】陳軍, 許祝, 馮偉 申請(qǐng)人:重慶瑞升康博電氣有限公司