專利名稱：一種功率因數(shù)電腦自動(dòng)補(bǔ)償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及到一種功率因數(shù)補(bǔ)償裝置，特別是一種電腦自動(dòng)補(bǔ)償裝置，屬電力電子技術(shù)領(lǐng)域。
提高功率因數(shù)是減小線路損耗，提高供電效率的有效措施。由于工業(yè)、農(nóng)業(yè)用電負(fù)載主要為電動(dòng)機(jī)等感性負(fù)載，造成負(fù)載的功率因數(shù)滯后。在通常情況下，一般在電網(wǎng)上并聯(lián)電容器來提高功率因數(shù)。由于感性負(fù)載變化，往往存在過補(bǔ)償和欠補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)象，因而使得補(bǔ)償不平衡。目前出現(xiàn)各種不同的補(bǔ)償裝置，其基本原理是檢測相電壓、相電流及其相位角，然后根據(jù)檢測的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償，這些設(shè)備和裝置普遍存在如下問題一是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償較困難。二是不能濾除交流諧波，三是動(dòng)態(tài)觸點(diǎn)式分級(jí)投切使得動(dòng)作可靠性降低，四是對(duì)線路故障如過流、過壓、缺相、相序錯(cuò)等無法進(jìn)行處理，五是難以做到無人值守。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測動(dòng)態(tài)補(bǔ)償、無觸點(diǎn)式動(dòng)態(tài)分級(jí)投切且可多路控制，可濾除交流諧波，對(duì)線路故障實(shí)施隨機(jī)檢測控制的功率因數(shù)電腦自動(dòng)補(bǔ)償裝置。
本實(shí)用新型采取如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種功率因數(shù)電腦自動(dòng)補(bǔ)償裝置，包括外殼及電子線路，其特殊之處在于電子線路中，CPU電路1依次連接有存儲(chǔ)器電路2、輸出接口電路3、反相器電路9、隔離耦合電路10、執(zhí)行電路11、電容器組12，還通過地址譯碼電路4分別連接存貯器電路2、輸出接口電路3；CPU電路1連接顯示電路5，鍵盤電路8、看門狗復(fù)位電路6分別連接CPU電路1；組成相電壓及相位角檢測電路的電壓信號(hào)采集電路13、比較電路A14、隔離電路A15、輸出電路A16、A/D轉(zhuǎn)換電路7依次相連后接CPU電路1；組成線電流及相位角檢測電路的電流信號(hào)采集電路17、工頻濾波電路B18、隔離電路B19、輸出電路B20、A/D轉(zhuǎn)換電路7依次相連后接CPU電路1。
所述CPU電路1為單片機(jī)電路IC1，存貯器電路2由鎖存器集成電路IC2與EPROM電路IC3、IC4組成，輸出接口電路3由集成接口電路IC5構(gòu)成，PO口分別連接IC2的數(shù)據(jù)輸入端和IC5數(shù)據(jù)輸入端，IC2的輸出端分別連接IC3、IC4的地址總線低八位，IC1的控制端分別連接IC2、IC3、IC4、IC5的控制端進(jìn)行讀寫控制，IC1的P2口低五位分別連接IC3、IC4的地址總線高五位；地址譯碼電路4由集成譯碼器電路IC6構(gòu)成，顯示電路5由移位寄存器電路IC7、IC8、IC9與數(shù)碼管構(gòu)成，看門狗復(fù)位電路6由看門狗復(fù)位集成電路IC10構(gòu)成，A/D轉(zhuǎn)換電路7由串行A/D轉(zhuǎn)換器集成電路IC11構(gòu)成，鍵盤電路8由連接電源的開關(guān)按鈕AN1、AN2構(gòu)成；IC1的P2口高三位連接IC6的輸入端，IC6的輸出端作為地址選通分別連接IC3、IC4、IC5的選通端，IC1的RXD端連接IC7的串行輸入端，IC1的TXD端連接IC7、IC8、IC9的同步時(shí)鐘端，IC7、IC8、IC9的數(shù)據(jù)輸出端分別連接有數(shù)碼管，IC7的末位數(shù)據(jù)輸出端還連接IC8的輸入端，IC8的末位數(shù)據(jù)輸出端還連接IC9的輸入端；IC1的PI口低四位連接IC10，IC1的PI口高四位連接IC11，IC1的P3口連接開關(guān)按鈕至電源，IC1連接晶振JT。
反相器電路9由運(yùn)算放大器集成電路IC12構(gòu)成，隔離耦合電路10由光電隔離集成電路IC13、IC14、IC15構(gòu)成，執(zhí)行電路11由跨接在IC13、IC14、IC15輸出端的雙向可控硅SCR1-SCR3、串聯(lián)阻容器R7與C3、R11與C4、R14與C5組成，執(zhí)行電路11輸出端分別接至交流電源的A、B、C相與電容器組CA、CB、CC的一端，電容器組CA、CB、CC的另一端連在一起。
電壓信號(hào)采集電路13由輸入端跨接在交流電源任二相之間的變壓器B構(gòu)成，比較電路A14、輸出電路A16分別由運(yùn)算放大器集成電路IC16、IC18構(gòu)成，隔離電路A15由光電隔離集成電路IC17構(gòu)成，輸出電路IC18的兩個(gè)輸出端電壓端和電壓相位角端與A/D轉(zhuǎn)換電路IC11的任二個(gè)輸入端相連接。
電流信號(hào)采集電路17由串接于電壓信號(hào)采集電路未用相線上的電感器L構(gòu)成，比較電路B18、輸出電路B20分別由運(yùn)算放大器集成電路IC19、IC21構(gòu)成，隔離電路B19由光電隔離集成電路IC20構(gòu)成，輸出電路IC21的兩個(gè)輸出端電流端和電流相位角端與A/D轉(zhuǎn)換電路IC11未用的任二個(gè)輸入端相連接。
本實(shí)用新型具有實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)無觸點(diǎn)自動(dòng)分級(jí)投切的特點(diǎn)，補(bǔ)償響應(yīng)速度快，可對(duì)交流諧波進(jìn)行有效濾除，對(duì)三相負(fù)載的不平衡能自動(dòng)跟蹤自動(dòng)進(jìn)行非對(duì)稱補(bǔ)償，可在線檢測跟蹤線路故障，對(duì)電網(wǎng)的增容、降損、節(jié)能和凈化起到積極作用，可以應(yīng)用于一般變電站或無人值守變電站，使功率因數(shù)補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理和無人值守。


圖1-本實(shí)用新型電子線路原理框圖。
圖2-本實(shí)用新型主控電路電原理圖。
圖3-本實(shí)用新型執(zhí)行電路電原理圖。
圖4-本實(shí)用新型信號(hào)檢測電路原理圖。
為更進(jìn)一步了解本實(shí)用新型，下面結(jié)合實(shí)施例作以詳細(xì)描述。
參照?qǐng)D1-圖4，本實(shí)用新型給出的一個(gè)實(shí)施例是本實(shí)用新型采取如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)包括外殼及電子線路，電子線路中，CPU電路1依次連接有存儲(chǔ)器電路2、輸出接口電路3、反相器電路9、隔離耦合電路10、執(zhí)行電路11、電容器組12，同時(shí)通過地址譯碼電路4分別連接存貯器電路2、輸出接口電路3；CPU電路1還連接顯示電路5；相電壓及相位角檢測電路中，電壓信號(hào)采集電路13、比較電路A14、隔離電路A15、輸出電路A16、A/D轉(zhuǎn)換電路7依次相連后接CPU電路1；線電流及相位角檢測電路中，電流信號(hào)采集電路17、比較電路B18、隔離電路B19、輸出電路B20、A/D轉(zhuǎn)換電路7依次相連后接CPU電路1；鍵盤電路8、看門狗復(fù)位電路6分別連接CPU電路1。
在CPU電路1中，IC1的32-39腳分別連接存儲(chǔ)器電路2中的IC2的18、17、14、13、8、7、4、3腳和輸出接口電路3中IC5的18、17、14、13、8、7、4、3腳，30腳連接IC2的11腳，17腳連接IC4的20腳，16腳分別連接IC4的27腳和IC5的11腳，29腳連接IC3的22腳，21-25腳分別連接IC3、IC4的2、23、21、24、25腳，26-28腳分別連接地址譯碼電路4中IC6的1-3腳，10、11腳分別連接顯示電路5中IC7的1、2、8腳，18、19腳間跨接晶振JT并分別通過C1、C2接地，14、15腳作為擴(kuò)展端備用，12、13腳分別接鍵盤電路8，5-8腳分別接A/D轉(zhuǎn)換電路7中IC11的18-15腳，1-4腳分別接看門狗電路6中IC10的1、5、6、2腳，9腳接Vcc同時(shí)接IC10的7腳。
在存儲(chǔ)器電路2中，IC2的2、5、6、9、12、15、14、19腳分別與IC3的10-3腳、11-19腳、IC4的10-3腳相接。
在輸出接口電路3中，IC5的2、5、6、9、12、15、16、19腳為輸出端，連接插座CZ的1-8端。
在地址譯碼電路4中，IC6的4、5腳接地，15、14、12腳分別接IC3的20腳，IC4的22腳、IC5的1腳。
顯示電路5中，IC7-IC9的3、4、5、6、10、11、12、13腳分別連接3個(gè)7段數(shù)碼管，IC7的13腳還連接IC8的1、2腳，IC8的13腳還連接IC9的1、2腳。
看門狗復(fù)位電路6中的IC10的3、7腳間跨R1，7腳同時(shí)接Vcc，A/D變換電路7的1-12腳為信號(hào)輸出端。
鍵盤電路8中，Vcc分別通過串聯(lián)的R2和AN1、R3和AN2接IC1的12、13腳。
反相器電路9中，IC12的7腳接Vcc，4腳接地，3腳通過R4接地，2腳接輸出接口電路3中CZ的任一端，輸出端6腳通過D1、R8作為隔離耦合電路10的信號(hào)輸入端。
隔離耦合電路10中，IC13的1腳接Vcc，2腳接IC14的1腳，IC14的2腳接IC15的1腳，IC15的2腳接反相器電路9的輸出端，IC13的6、4腳分別通過執(zhí)行電路11中的R5、R6連接交流電源的A相和電容器組12中的CA的一端，IC14的6、4腳分別通過R9、R10接交流電源的B相和CB的一端，IC15的6、4腳分別通過R12、R13接交流電源的C相和CB的一端。C3和R7、C4和R11、C5與R14分別串聯(lián)后又分別并聯(lián)在A、B、C相和CA、CB、CC的一端上，SCR1、SCR2、SCR3分別跨接在A、B、C相和CA、CB、CC的一端上，SCR1、SCR2、SCR3的控制極分別連接IC13、IC14、IC15的4腳。CA、CB、CC的另一端相連。
在電壓信號(hào)采集電路13中。變壓器B的輸入回路連接交流電源的任二相，輸出回路的一端通過R15接比較電路A14，另一端直接接比較電路A14。在比較電路A14中，IC16的3腳通過C7接電壓信號(hào)采集電路13的一個(gè)輸出端，2腳通過R17接電壓信號(hào)采集電路13的另一輸出端，6腳為輸出端并通過R18接3腳，C6、R16并聯(lián)在電壓信號(hào)采集電路13的兩個(gè)輸出端上。在隔離電路15中，IC17的1腳接地，2腳通過R20接比較電路A14的輸出端并通過并聯(lián)的R19、C8接IC16的2腳，3腳接Vcc，4腳接IC16的2腳，5腳為輸出端。A16中IC18的2腳接隔離電路A15的輸出端并通過R21接地，3、6腳間接RP1，6腳為輸出端，其a端為電壓信號(hào)輸出端，b端為電壓相位角信號(hào)輸出端，a、b兩端與A/D轉(zhuǎn)換電路7中IC11的1-12腳的任兩腳相接。
在電流信號(hào)采集電路17中，L串接于電壓信號(hào)采集電路未用的一相線上，其在L的兩端上并聯(lián)R22，其一端通過R23為一個(gè)信號(hào)輸出端，另一端直接作為信號(hào)輸出端。比較電路B18、隔離電路B19、輸出電路B20，其電路形式與連接方法與相電壓信號(hào)檢測電路基本相同，不同的是其輸出端c、d連接A/D轉(zhuǎn)換電路7中IC11的1-12腳中其余的任兩腳。
在本實(shí)施例中，IC1為AT89C51型單片機(jī)電路，IC2為74LS373型鎖存器集成電路，IC3為2732型EPROM電路，IC4為6264型EPROM電路，IC5為74LS337型接口集成電路，IC6為74LS138型譯碼器電路，IC7-IC9為74LS164型移位寄存器電路，IC10為X25045型看門狗復(fù)位集成電路，IC11為12位高速串行A/D轉(zhuǎn)換器電路，IC12、IC16、IC18、IC19、IC21為μA741型運(yùn)算放大器電路，IC13-IC15為MOC3061型光電隔離電路，IC17、IC20為TIL300型光電耦合器、SCR1-SCR3為30A/600V雙向可控硅。
權(quán)利要求1.一種功率因數(shù)電腦自動(dòng)補(bǔ)償裝置，包括外殼及電子線路，其特征在于電子線路中，CPU電路(1)依次連接有存儲(chǔ)器電路(2)、輸出接口電路(3)、反相器電路(9)、隔離耦合電路(10)、執(zhí)行電路(11)、電容器組(12)，還通過地址譯碼電路(4)分別連接存貯器電路(2)、輸出接口電路(3)；CPU電路(1)連接顯示電路(5)，鍵盤電路(8)、看門狗復(fù)位電路(6)分別連接CPU電路(1)；組成相電壓及相位角檢測電路的電壓信號(hào)采集電路(13)、比較電路(A14)、隔離電路(A15)、輸出電路(A16)、A/D轉(zhuǎn)換電路(7)依次相連后接CPU電路(1)；組成線電流及相位角檢測電路的電流信號(hào)采集電路(17)、工頻濾波電路(B18)、隔離電路(B19)、輸出電路(B20)、A/D轉(zhuǎn)換電路(7)依次相連后接CPU電路(1)。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種功率因數(shù)電腦自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其特征在于所述CPU電路(1)為單片機(jī)電路(IC1)，存貯器電路(2)由鎖存器集成電路(IC2)與EPROM電路(IC3)、(IC4)組成，輸出接口電路(3)由集成接口電路(IC5)構(gòu)成，PO口分別連接(IC2)的數(shù)據(jù)輸入端和(IC5)數(shù)據(jù)輸入端，(IC2)的輸出端分別連接(IC3)、(IC4)的地址總線低八位，(IC1)的控制端分別連接(IC2)、(IC3)、(IC4)、(IC5)的控制端進(jìn)行讀寫控制，(IC1)P2口的低五位分別連接(IC3)、(IC4)的地址總線高五位；地址譯碼電路(4)由集成譯碼器電路(IC6)構(gòu)成，顯示電路(5)由移位寄存器電路(IC7)、(IC8)、(IC9)與數(shù)碼管構(gòu)成，看門狗復(fù)位電路(6)由看門狗復(fù)位集成電路(IC10)構(gòu)成，A/D轉(zhuǎn)換電路(7)由串行A/D轉(zhuǎn)換器集成電路(IC11)構(gòu)成，鍵盤電路(8)由連接電源的開關(guān)按鈕(AN1)、(AN2)構(gòu)成；(IC1)P2口高三位連接(IC6)的輸入端，(IC6)的輸出端作為地址選通分別連接(IC3)、(IC4)、(IC5)的選通端，(IC1)的(RXD)端連接(IC7)的串行輸入端，(IC1)的(TXD)端連接(IC7)、(IC8)、(IC9)的同步時(shí)鐘端，(IC7)、(IC8)、(IC9)的數(shù)據(jù)輸出端分別連接有數(shù)碼管，(IC7)的末位數(shù)據(jù)輸出端還連接(IC8)的輸入端，(IC8)的末位數(shù)據(jù)輸出端還連接(IC9)的輸入端；(IC1)的PI口低四位連接(IC10)，(IC1)的PI口高四位連接(IC11)，(IC1)的P3口連接開關(guān)按鈕至電源，(IC1)連接晶振(JT)。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種功率因數(shù)電腦自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其特征在于反相器電路(9)由運(yùn)算放大器集成電路(IC12)構(gòu)成，隔離耦合電路(10)由光電隔離集成電路(IC13)、(IC14)、(IC15)構(gòu)成，執(zhí)行電路(11)由跨接在(IC13)、(IC14)、(IC15)輸出端的雙向可控硅(SCR1-SCR3)、串聯(lián)阻容器(R7與C3)、(R11與C4)、(R14與C5)組成，執(zhí)行電路(11)輸出端分別接至交流電源的(A、B、C)相與電容器組(CA、CB、CC)的一端，電容器組(CA、CB、CC)的另一端連在一起。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種功率因數(shù)電腦自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其特征在于電壓信號(hào)采集電路(13)由輸入端跨接在交流電源任二相之間的變壓器(B)構(gòu)成，比較電路(A14)、輸出電路(A16)分別由運(yùn)算放大器集成電路(IC16)、(IC18)構(gòu)成，隔離電路(A15)由光電隔離集成電路(IC17)構(gòu)成，輸出電路(IC18)的兩個(gè)輸出端電壓端和電壓相位角端與A/D轉(zhuǎn)換電路(IC11)的任二個(gè)輸入端相連接。
5.按照權(quán)利要求1所述的一種功率因數(shù)電腦自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其特征在于電流信號(hào)采集電路(17)由串接于電壓信號(hào)采集電路未用相線上的電感器(L)構(gòu)成，比較電路(B18)、輸出電路(B20)分別由運(yùn)算放大器集成電路(IC19)、(IC21)構(gòu)成，隔離電路(B19)由光電隔離集成電路(IC20)構(gòu)成，輸出電路(IC21)的兩個(gè)輸出端電流端和電流相位角端與A/D轉(zhuǎn)換電路(IC11)未用的任二個(gè)輸入端相連接。
專利摘要本實(shí)用新型設(shè)計(jì)一種功率因數(shù)電腦自動(dòng)補(bǔ)償裝置,其電路由CPU電路1依次連接有存儲(chǔ)器電路2、輸出接口電路3、反相器電路9、隔離耦合電路10、執(zhí)行電路11、電容器組12,由地址譯碼電路4接存貯器電路2、輸出接口電路3;CPU電路1還接顯示電路5,鍵盤電路8、看門狗復(fù)位電路6、相電壓及相位角檢測電路,線電流及相位角檢測電路?？蓪?shí)現(xiàn)線路故障實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測、功率因數(shù)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償、無觸點(diǎn)式動(dòng)態(tài)分級(jí)投切,可多路控制、濾除交流諧波。
文檔編號(hào)H02J3/28GK2383262SQ9922106
公開日2000年6月14日 申請(qǐng)日期1999年6月1日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月1日
發(fā)明者楊文豪, 張學(xué)勇, 李秉琪, 李 昊, 林隆山, 胡洪峰, 盛海港, 林志峰, 林建光, 梁兆林, 宋海濤 申請(qǐng)人:棲霞市供電公司