一种低压无功补偿控制装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种低压无功补偿控制装置，其特征在于，该装置包括作为控制核心的嵌入式最小系统以及与其连接的快速功率因数检测电路、投切控制电路，其中，所述的嵌入式最小系统由嵌入式单片机芯片及其外围振荡电路组成，所述的快速功率因数检测电路包括一电压采样滤波电路、一电流采样滤波电路、A/D转换器和一嵌入式数字处理单元，所述的投切控制电路为多组由光电隔离双向可控硅驱动器及其外围电路组成的投切开关电路。该装置结构简单，而且能够快速准确地接入或断开补偿电容器，以实现准确的无功补偿。
【专利说明】一种低压无功补偿控制装置
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型设计发电或配电【技术领域】，具体涉及一种无功补偿控制装置。
【背景技术】
[0002]随着工业的飞速发展，人们对电能质量的要求越来越高。为了提高电力系统的功率因数，减少线路损耗，越来越多的功率因数补偿装置和补偿电容器被应用到电力系统中。然而补偿电容器的容量是有限的，负载变化往往较大且快速，当接入的补偿电容器容量过大时，会导致过补偿；而接入的电容器容量过小则会导致欠补偿。
【发明内容】
[0003]鉴于现有技术之不足，本实用新型提供了一种低压无功补偿控制装置，该装置结构简单，而且能够快速准确地接入或断开补偿电容器，以实现准确的无功补偿。
[0004]本实用新型解决上述问题的技术方案如下:
[0005]一种低压无功补偿控制装置，其特征在于，该装置包括作为控制核心的嵌入式最小系统以及与其连接的快速功率因数检测电路、投切控制电路，其中，
[0006]所述的嵌入式最小系统由嵌入式单片机芯片及其外围振荡电路组成，
[0007]所述的快速功率因数检测电路包括一电压采样滤波电路、一电流采样滤波电路、三路A/D转换器和一嵌入式数字处理单元，其中，所述的嵌入式数字处理单元为一数字信号处理器芯片及其外围电路组成的嵌入式数字信号处理系统；所述的电压采样滤波电路为两个电压互感器，其电压采样端分别连接于三相低压母线中的任意两相，两个电压采样输出端滤波后分别连接至其中两路A/D转换器的模拟电压输入端；电流采样滤波电路为一套接于三相低压母线中另外一相的电流互感器，其电流模拟信号输出端滤波后连接至另一路A/D转换器的模拟电压输入端；A/D转换器的分别对应电压采样滤波电路和电流采样滤波电路的数字信号输出端口分别连接至数字信号处理器芯片的I/O接口，数字信号处理器的SPI总线接口与嵌入式单片机芯片的SPI总线接口连接，
[0008]所述的投切控制电路为多组由光电隔离双向可控硅驱动器及其外围电路组成的投切开关电路，其中各光电隔离双向可控硅驱动器的控制输入端与嵌入式单片机的I/o 口连接，各光电隔离双向可控硅驱动器的控制的输出端连接至各晶闸管投切并联补偿电容器的晶闸管控制端。
[0009]为保证对无功补偿的监视和人工控制，该装置还包括一组人机接口，其中，所述的人机接口包括分别与嵌入式单片机芯片的串行I/o 口连接的一键盘和一液晶显示模块。
[0010]为保证该装置与远程控制中心的数据通信，该装置还包括一网络通信模块，该网络通信模块的同步串行通信接口分别与嵌入式单片机芯片的同步串行I/o接口连接。
[0011]本实用新型所提供的一种低压无功补偿控制装置的有益效果在于:
[0012]由于该装置具有快速功率因数检测电路，该电路采用数字信号处理器芯片高速采集和实时运算电网的有功功率、无功功率和功率因数，因此可针对电网的负载变化快速而准确做出无功补偿和调整；同时，该装置采用多组光电隔离双向可控硅驱动器及其外围电路构成投切开关电路，由于光电隔离双向可控硅驱动器内置过零触发检测单元，因此补偿电容器都是在电网电压过零时接入，避免了无功补偿时产生较大的谐波，也避免了过补偿和欠补偿，大大保障了电力系统的稳定运行，改善了电能质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型所述的一种低压无功补偿控制装置的一个具体实施例的电路结构框图；
[0014]图2为图1中所述的嵌入式最小系统与人机接口、网络通信模块的电路连接原理图；
[0015]图3和图4分别为图1中所述的快速功率因数检测电路的电路结构框图和电路原理图；
[0016]图5为图1中所述的投切控制电路的电路原理图。
【具体实施方式】
[0017]参见图1，本例为一个以P/S2键盘和IXD液晶显示器作为人机接口，以快速以太网为通信介质的，用于控制8个晶闸管投切并联补偿电容器的低压无功补偿控制装置。该装置包括作为控制核心的嵌入式最小系统以及与其连接的快速功率因数检测电路、投切控制电路、人机接口和网络通信模块。
[0018]参见图2，所述的嵌入式最小系统由荷兰飞利浦公司生产的型号为P80C51RA的51系列嵌入式单片机芯片U3及其外围振荡电路组成；所述的人机接口包括分别与嵌入式单片机芯片的串行I/O 口连接的一 P/S2键盘和一液晶显示模块，其中，P/S2键盘的数据接口和时钟接口分别连接至嵌入式单片机芯片U3的Pl.6和Pl.7脚；液晶显示模块由型号为YM12864的液晶显示屏模块U8及其外围电路组成，该液晶显示模块的数字通信接口 Dl?D8、控制接口 RS、R/W、/CS分别与嵌入式单片机芯片U3的I/O 口 P0.0?P0.7、Ρ3.7、Ρ3.4、Ρ3.3连接。所述的由上海卓岚信息科技有限公司生产的型号为ZLSN3000嵌入式设备联网模块U2及外围电路组成，该模块的同步串行通信接口 RXD、TXD分别与嵌入式单片机芯片U3的同步串行I/O接口 P3.0、P3.1连接。
[0019]参见图3和图4，所述的快速功率因数检测电路包括一电压采样滤波电路、一电流采样滤波电路、三路A/D转换器和一嵌入式数字处理单元，其中，所述的嵌入式数字处理单元为一美国德州仪器公司生产的型号为TMS320LF2407的数字信号处理器芯片Ul及其外围电路组成的嵌入式数字信号处理系统，所述的三路A/D转换器内置于数字信号处理器芯片Ul ;所述的电压采样滤波电路为两个电压互感器Tl?T2，其电压采样端分别连接于三相低压母线中的A相、C相与地线之间，两个电压采样输出端经电容C5?C6滤波后分别连接至数字信号处理器芯片Ul的具有A/D转换功能的接口 ADCIN01?ADCIN02 ;电流采样滤波电路为一套接于三相低压母线中B相的电流互感器，其电流模拟信号输出端经电容C7滤波后连接至数字信号处理器芯片Ul的具有A/D转换功能的接口 ADCIN00 ;数字信号处理器芯片Ul的SPI总线接口 SPISTE、SPISM0、SPIS0M1、SCLK与嵌入式单片机芯片U3的符合SPI总线协议的接口 Pl.1、Pl.3、Pl.4和Pl.5连接，
[0020]参见图5，所述的投切控制电路为美国仙童公司生产的型号为74LS136异或门逻辑芯片U4A、型号为74HC623的三态8反相器逻辑芯片U5、型号为⑶4069的6非门逻辑芯片U6?U7和8个由美国摩托罗拉公司生产的型号为M0C3061光电隔离双向可控硅驱动器U9?U16及其外围电路组成的投切开关电路，其中各光电隔离双向可控硅驱动器的控制输入端经非门逻辑芯片U6?U7连接至三态8反相器逻辑芯片U5的反相输出端BI?B8，再由三态8反相器逻辑芯片U5的输入端Al?A8连接至与嵌入式单片机U3的I/O 口 P0.0?P0.7，三态8反相器逻辑芯片U5的片选控制端经异或门逻辑芯片U4A连接至嵌入式单片机U3的I/O 口 ？1.0和？3.6。各光电隔离双向可控硅驱动器U9?U16的输出端连接至4组晶闸管投切并联补偿电容器的晶闸管控制端。
[0021]由于该装置采用美国德州仪器公司生产的数字信号处理器芯片Ul高速采集和实时运算电网的有功功率、无功功率和功率因数，因此可针对低压电网的负载变化快速而准确做出无功补偿和调整；同时，该装置采用多组光电隔离双向可控硅驱动器及其外围电路构成投切开关电路，由于光电隔离双向可控硅驱动器内置过零触发检测单元，因此补偿电容器都是在电网电压过零时接入，避免了无功补偿时产生较大的谐波，也避免了过补偿和欠补偿，大大保障了电力系统的稳定运行，改善了电能质量。此外，该装置还加入了以太网通信模块和人机接口，使得装置具有远程管理和本地监控的效果。
【权利要求】
1.一种低压无功补偿控制装置，其特征在于，该装置包括作为控制核心的嵌入式最小系统以及与其连接的快速功率因数检测电路、投切控制电路，其中， 所述的嵌入式最小系统由嵌入式单片机芯片及其外围振荡电路组成， 所述的快速功率因数检测电路包括一电压采样滤波电路、一电流采样滤波电路、三路A/D转换器和一嵌入式数字处理单元，其中，所述的嵌入式数字处理单元为一数字信号处理器芯片及其外围电路组成的嵌入式数字信号处理系统；所述的电压采样滤波电路为两个电压互感器，其电压采样端分别连接于三相低压母线中的任意两相，两个电压采样输出端滤波后分别连接至其中两路A/D转换器的模拟电压输入端；电流采样滤波电路为一套接于三相低压母线中另外一相的电流互感器，其电流模拟信号输出端滤波后连接至另一路A/D转换器的模拟电压输入端；A/D转换器的分别对应电压采样滤波电路和电流采样滤波电路的数字信号输出端口分别连接至数字信号处理器芯片的I/O接口，数字信号处理器的SPI总线接口与嵌入式单片机芯片的SPI总线接口连接， 所述的投切控制电路为多组由光电隔离双向可控硅驱动器及其外围电路组成的投切开关电路，其中各光电隔离双向可控硅驱动器的控制输入端与嵌入式单片机的I/O 口连接，各光电隔离双向可控硅驱动器的控制的输出端连接至各晶闸管投切并联补偿电容器的晶闸管控制端。
2.如权利要求1所述的一种低压无功补偿控制装置，其特征在于，该装置还包括一组人机接口，其中，所述的人机接口包括分别与嵌入式单片机芯片的串行I/O 口连接的一键盘和一液晶显示模块。
3.如权利要求1或2所述的一种低压无功补偿控制装置，其特征在于，该装置还包括一网络通信模块，该网络通信模块的同步串行通信接口分别与嵌入式单片机芯片的同步串行I/o接口连接。
【文档编号】H02J3/18GK203933029SQ201420346166
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年6月25日 优先权日:2014年6月25日
【发明者】黄雷涛, 张进军, 苏玉峰 申请人:安徽凯川电力保护设备有限公司