本實(shí)用新型涉及的是一種電動機(jī)動態(tài)無功補(bǔ)償控制器。
背景技術(shù)：
電動機(jī)是感性負(fù)載，在運(yùn)行中除了消耗有功功率外，還要從電網(wǎng)吸收無功功率。在電網(wǎng)中，異步電動機(jī)是無功功率消耗的大戶，約占總消耗量的60%～70%。不少電動機(jī)負(fù)載率很低，經(jīng)常處于輕載或空載運(yùn)行，功率因數(shù)普遍不高。負(fù)載率越低，功率因數(shù)越低，無功功率越高，線路的損耗越高。因此，對電動機(jī)進(jìn)行無功補(bǔ)償來提高功率因數(shù)非常重要。
電動機(jī)的無功補(bǔ)償裝置多采用模數(shù)轉(zhuǎn)換 A/D+單片機(jī)主控單元MCU 的方式。它們主要工作原理是通過 A/D 采樣電流、電壓參數(shù)，傳遞給單片機(jī)以計(jì)算無功電流、無功功率各種電參數(shù)，最終根據(jù)計(jì)算出來的無功功率或功率因數(shù)，分組投切電力電容器。但是無論以電磁型交流接觸器或者晶閘管作為投切開關(guān)，都存在不足:1)補(bǔ)償是有級的、定時的，因而補(bǔ)償精度差、跟隨性不強(qiáng)，不能適應(yīng)負(fù)荷變化快的場合;2)不能做到無涌流投入電容器，對于接觸器加電抗器方案，增加損耗較大，對于容性接觸器方案，事故率較大，對金屬化電容器的使用壽命影響很大;3)運(yùn)行噪聲較大;4)由于控制部分的負(fù)載是接觸器的線圈，在投切過程中，造成火花干擾，影響補(bǔ)償裝置的可靠性和使用壽命。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服上述缺陷，本實(shí)用新型提出了一種電動機(jī)動態(tài)無功補(bǔ)償控制器，以提高電動機(jī)運(yùn)行的功率因數(shù)，達(dá)到無功補(bǔ)償?shù)哪康摹?/p>
該電動機(jī)動態(tài)無功補(bǔ)償器，包括，固定電容器、晶閘管相控電抗器TCR、同步脈沖觸發(fā)電路、單片機(jī)控制單元、ATT7022計(jì)算單元、電流信號采集電路、電壓信號采集電路和電源單元，其中，電流信號采集電路和電壓信號采集電路采集的電流和電壓信息輸入至ATT7022計(jì)算單元，單片機(jī)控制單元控制同步脈沖觸發(fā)電路和ATT7022計(jì)算單元，同步脈沖觸發(fā)電路控制晶閘管相控電抗器TCR的觸發(fā)，電源單元為所述同步脈沖觸發(fā)電路和單片機(jī)控制單元供電，固定電容器和晶閘管相控電抗器TCR分別接入電網(wǎng)用于無功補(bǔ)償。
附圖說明
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
圖1為根據(jù)本實(shí)用新型的基于TCR的電動機(jī)動態(tài)無功補(bǔ)償控制器框圖。
具體實(shí)施方式
為了更好的理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型提供的實(shí)施例。
如圖1所示為一種電動機(jī)動態(tài)無功補(bǔ)償控制器框圖，其中包括：固定電容器、TCR（晶閘管相控電抗器）、同步脈沖觸發(fā)電路、單片機(jī)控制單元、ATT7022計(jì)算單元、電流信號采集電路和電壓信號采集電路、電源單元。
單片機(jī)控制單元選用瑞薩公司的R8C/Tiny系列R8C/25單片機(jī)作為系統(tǒng)主控芯片。R8C/25單片機(jī)采用16位CPU內(nèi)核，內(nèi)置Flash存儲器，抗干擾能力強(qiáng)，既有高功能指令又有高效率指令，并且具有1M字節(jié)的地址空間和高速執(zhí)行指令的能力。單片機(jī)監(jiān)控ATT7022的工作狀態(tài)，從ATT7022寄存器中讀取各相的電壓、電流、有功、無功和視在功率的有效值，輸出到數(shù)碼管顯示，同時點(diǎn)亮對應(yīng)的LED指示燈。R8C/25單片機(jī)通過SPI總線接口與ATT7022通信，完成控制命令的寫入和寄存器結(jié)果的輸出。
電壓信號采集電路采用TV1013系列微型精密交流電壓互感器測量電網(wǎng)電壓，額定電流2mA/2mA，輸入交流電壓≤1000V，輸出交流電壓≤0.5V。互感器次級電路不允許開路使用，需要并聯(lián)采樣電阻。
ATT7022計(jì)算單元是一種三相高精度多功能電能計(jì)量芯片。內(nèi)部集成了6路2階Σ－Δ轉(zhuǎn)換器，能夠同時對6路模擬量進(jìn)行采樣，分成電流和電壓兩類通道。電流通道包含3組全差分電壓輸入組:IAP和IAN、IBP和IBN、ICP和ICN。這些全差分電流通道輸入端的最高信號變化為±500mV，最大共模信號為±25mV，電壓通道有3路單端電壓輸入通道:VAP、VBP和VCP。這些單端電壓輸入端的電壓變化范圍為±500mV，最大共模信號為±25mV。ATT7022首先通過6通道16位的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路對輸入電流和電壓信號進(jìn)行采樣，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量再經(jīng)過數(shù)字信號處理以完成全部三相電能參數(shù)的運(yùn)算，同時將結(jié)果保存在相應(yīng)的寄存器中，并通過SPI與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
同步脈沖觸發(fā)單元中，晶閘管的門極驅(qū)動電路為觸發(fā)電路，作用是產(chǎn)生符合要求的門極觸發(fā)脈沖，以保證晶閘管在需要時由阻斷轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通。由于晶閘管的觸發(fā)需要一定強(qiáng)度的觸發(fā)脈沖，需要放大單片機(jī)I/O口發(fā)出的觸發(fā)脈沖串，即經(jīng)過脈沖變壓器使脈沖信號得到加強(qiáng)，再經(jīng)平波二極管輸入給晶閘管門極，開通晶閘管。
在電源單元中，由于控制裝置中有單片機(jī)、脈沖變壓器等不同的器件，所以設(shè)計(jì) 3 路電源，從 220 V 交流電中取電，通過 1 個變壓器得到 2 路 8V 和 1 路 18 V 交流電，經(jīng)過整流、穩(wěn)壓和濾波得到2 路5 V 和1 路18 V的直流電，其中 2 路 5 V 分別作為單片機(jī)及外圍設(shè)備的模擬電源和數(shù)字電源，另 1 路作為脈沖變壓器的工作電源。
本實(shí)用新型采用TCR+固定電容器的無功補(bǔ)償裝置對電動機(jī)進(jìn)行補(bǔ)償，減小了由電源獲得的無功功率，提高了電機(jī)的功率因數(shù)。