一种智能型高压无功补偿装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种智能型高压无功补偿装置，包括交流变换电路、信号调理电路、MCU控制器、看门狗电路、时钟电路、数据存储电路、通讯电路、PDA、JTAG接口、驱动触发电路、接触器开关、固态开关和电源；交流变换电路连接信号调理电路，信号调理电路连接MCU控制器，MCU控制器分别与信号调理电路、看门狗电路、时钟电路、数据存储电路、通讯电路进行双向电气连接，MCU控制器还分别连接JTAG接口和驱动触发电路，通讯电路连接PDA，驱动触发电路分别连接接触器开关和固态开关。本实用新型具有设计合理，使用方便，体积小，性能可靠，保护功能齐全，运行安全可靠，维护方便，成本低的优点，适用范围广，有很好的应用前景。
【专利说明】
一种智能型高压无功补偿装置
技术领域
[0001]本实用新型具体涉及电力无功补偿领域，尤指一种智能型高压无功补偿装置。
【背景技术】
[0002]无功电源和有功电源一样，是保障电力系统电能质量、电压质量、降低电网功率损耗以及安全运行所不可缺少的部分，在电力系统运行过程中，无功要保持平衡，否则将会使得系统电压下降，严重时会导致设备损坏，此外，系统电压和功率因数的降低，会使得电气设备得不到充分利用，促使电力系统传输能力下降，损耗增加，因此，解决好电力系统无功补偿问题，对于降损节能有着重要的意义。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种智能型高压无功补偿装置。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型的技术解决方案为:一种智能型高压无功补偿装置包括交流变换电路1、信号调理电路2、MCU控制器3、看门狗电路4、时钟电路5、数据存储电路6、通讯电路7、PDA8、JTAG接口 9、驱动触发电路1、接触器开关11、固态开关12和电源13;交流变换电路I连接信号调理电路2，信号调理电路2连接MCU控制器3，MCU控制器3分别与信号调理电路2、看门狗电路4、时钟电路5、数据存储电路6、通讯电路7进行双向电气连接，MCU控制器3还分别连接JTAG接口 9和驱动触发电路1，通讯电路7连接PDA8，驱动触发电路1分别连接接触器开关11和固态开关12，电源13用来给装置供直流工作电压;一种智能型高压无功补偿装置还包括电容器。
[0005]进一步的，所述的交流变换电路I包括交流电压变换分电路和交流电流变换分电路，所述的MCU控制器3采用MSP430F149控制器，所述的看门狗电路4采用X5043芯片的看门狗电路，所述的时钟电路5采用SD2001A芯片的时钟电路，所述的数据存储电路6采用AT45DB021芯片的数据存储电路，所述的电源13设置了+ 12V电压端、+5V电压端、+3.3V电压端、+2.5V基准电压端和-5V电压端，用于对无功补偿装置提供直流电源。
[0006]本实用新型是这样工作的:交流变换电路I的交流电压变换分电路和交流电流变换分电路分别从电网中检测到电压和电流相关的参数，经信号调理电路2后，进入MCU控制器3，将这些参数信号转换成控制信号，控制信号与目标值进行比较，MCU控制器3根据比较结果发出指令，送给驱动触发电路，驱动触发电路接到MCU控制器3的指令后，通过接触器开关11控制接触器K的线圈kl的导通和关断，调整交流电流参数，并通过固态开关12控制电容器组无过渡过程的投入和切除，完成无功补偿任务，时钟电路5用于实时时间基准和历史记录，通讯电路7用于远距离和多个装置间的通讯和监控，JTAG接口电路用于装置的扫描测试和可编程芯片的在线系统编程，手持PDA8用于书写操作，看门狗电路4用于监控装置工作电压、防止控制器低电压时的误动作及掉电时数据丢失。
[0007]本实用新型具有如下有益的效果是:设计合理，使用方便，体积小，性能可靠，保护功能齐全，运行安全可靠，维护方便，成本低，适用范围广，有很好的应用前景。
【附图说明】
[0008]图1为本实用新型的整体结构不意图；
[0009]图2为本实用新型的交流电流变换分电路；
[0010]图3为本实用新型的交流电压变换分电路；
[0011]图4为本实用新型的信号调理电路；
[0012]图5为本实用新型的通讯电路；
[0013]图6为本实用新型的固态开关和电容器接线结构示意图；
[0014]图7为本实用新型图6中的A点和B点间的驱动触发电路；
[0015]图1中:1、交流变换电路，2、信号调理电路，3、MCU控制器，4、看门狗电路，5、时钟电路，6、数据存储电路，7、通讯电路，8、PDA，9、JTAG接口，10、驱动触发电路，11、接触器开关，12、固态开关，13、电源。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本实用新型作进一步的说明:
[0017]由图1所示，一种智能型高压无功补偿装置包括交流变换电路1、信号调理电路2、M⑶控制器3、看门狗电路4、时钟电路5、数据存储电路6、通讯电路7、PDA8、JTAG接口 9、驱动触发电路10、接触器开关11、固态开关12和电源13;交流变换电路I连接信号调理电路2，信号调理电路2连接M⑶控制器3，M⑶控制器3分别与信号调理电路2、看门狗电路4、时钟电路5、数据存储电路6、通讯电路7进行双向电气连接，MCU控制器3还分别连接JTAG接口 9和驱动触发电路1，通讯电路7连接TOA8，驱动触发电路1分别连接接触器开关11和固态开关12，电源13用来给装置供直流工作电压;一种智能型高压无功补偿装置还包括电容器。
[0018]进一步的，所述的交流变换电路I包括交流电压变换分电路和交流电流变换分电路，所述的MCU控制器3采用MSP430F149控制器，所述的看门狗电路4采用X5043芯片的看门狗电路，所述的时钟电路5采用SD2001A芯片的时钟电路，所述的数据存储电路6采用AT45DB021芯片的数据存储电路，所述的电源13设置了+ 12V电压端、+5V电压端、+3.3V电压端、+2.5V基准电压端和-5V电压端，用于对无功补偿装置提供直流电源。
[0019]由图2所示，交流电流变换分电路包括电阻R71?R74、电容C71?C73、二极管D71?D73、二极管D2、接触器K、运算放大器U72、电流互感器U71和驱动芯片U73，以交流A相电流输入为例，交流A相接入电流互感器SCT254AK的端3和端4，反向并联的二极管D71和二极管D72接于电流互感器SCT254AK的的副边端I和端2之间，电流互感器的端2接运算放大器U72的2脚，电流互感器的端I接运算放大器U72的3脚，运算放大器U72的4脚接电源13的-5V电压端，运算放大器U72的8脚接电源13的+5V电压端，运算放大器U72的I脚为输出端，运算放大器U72的I脚通过电容C73接电源地，运算放大器U72的I脚还连接电容C72，电容C72的另一端通过可调电阻R71连接运算放大器U72的2脚，电容C71连接于运算放大器U72的2脚和I脚之间，电流互感器U71的2脚连接电阻R73，电阻R73的另一端分别连接可调电阻R72和接触器K的常闭触点a，可调电阻R72的另一端连接电阻R74，电阻R74的另一端分别连接接触器K的常开触点b和U7 2的I脚，驱动芯片U7 3的I脚接M⑶控制器3的输出端，驱动芯片U7 3的8脚接电源地，驱动芯片U73的16脚分别接触器K的线圈kl和二极管D73的正极，二极管D73的正极和线圈k I的另一端接电源13的+12V输出端，所述的运算放大器U7 2采用LM833N，所述的电流互感器U71采用SCT254AK电流互感器，所述的驱动芯片U73采用MC1413。
[0020]由图3所示，所述的交流电压变换分电路包括电阻R60?R63、电容C61?C63、二极管D61、二极管D62、运算放大器U62、电压互感器U61，其中，运算放大器U62采用LM833N，电流互感器U61采用SPT204A电流互感器，以交流A相电压输入为例，交流A相通过电阻R60接入电压互感器SPT204A的端3和端4，反向并联的二极管D61和二极管D62接于电压互感器SPT204A的副边端I和端2之间，二极管D61的正极、二极管D62的负极和电压互感器SPT204A的端I均接电源地，电压互感器SPT204A的端2接运算放大器LM833N的2脚，电压互感器SPT204A的端I接运算放大器LM833N的3脚，运算放大器LM833N的4脚接电源13的-5V电压端，运算放大器LM833N的8脚接电源13的+5V电压端，运算放大器LM833N的I脚为输出端，运算放大器LM833N的I脚通过电容C62接电源地，运算放大器LM833N的2脚分别接可调电阻R61、可调电阻R62和电容C61，电阻R61的另一端接电容C63，电阻R62的另一端接电阻R63，电容C61的另一端、电容C63的另一端和电阻R63的另一端均接运算放大LM833N的I脚。
[0021]由图4所示，所述的信号调理电路2包括电阻R81?R85、电解电容C81、二极管D81、二极管D82和运算放大器U8，运算放大器U8的6脚分别连接电阻R81和电阻R82，电阻R81的另一端连接交流电流变换分电路的输出端，电阻R82的另一端连接电源13的+2.5V基准电压端，运算放大器U8的5脚分别连接电阻R83和电阻R84，电阻R83的另一端接运算放大器U8的7脚，电阻R83的另一端接电源地，放大器U8的7脚分别接电阻R85、二极管D81的负极、二极管D82的正极和电解电容C81的正极，电阻R85的另一端为输出端，二极管D81的正极和电解电容C81的负极接电源地，二极管D82的正极接电源13的+3.3V电压端，运算放大器U8的4脚接电源13的-5V电压端，运算放大器U8的8脚接电源13的+ 5V电压端，运算放大器U8采用LM833N。
[0022]由图5所示，所述的通讯电路7包括U41无线数传模块和单片机U42电路，U41无线数传模块采用HAC-uP微功率无线数传模块，单片机U42采用AT89C2051单片机构成的数据头检测电路，HAC-uP微功率无线数传模块的RESET脚接MSP430F149控制器(U43控制器采用MSP430F149)的P3.3接口，HAC_uP微功率无线数传模块的RXD脚接MSP430F149控制器的TXDO接口，HAC-uP微功率无线数传模块的TXD脚接AT89C2051单片机的RXD接口，AT89C2051单片机的TXD脚接MSP430F149控制器的RXDO接口，HAC-uP微功率无线数传模块的SLEEP脚通过电阻R41接电源13的+3.3V电压端，AT89C2051单片机的VCC脚接电源13的+3.3V电压端，HAC-uP微功率无线数传模块的VCC脚接电源13的电压+3.3V电压端，MSP430F149控制器的VCC脚接电源13的+3.3V电压端，AT89C2051单片机的GND脚、HAC-uP微功率无线数传模块的GND脚、MSP430F149控制器的DVSS脚均接电源13的工作电源地。
[0023]由图6所示，所述的固态开关和电容器接线结构包括大功率电容器、熔断器、氧化锌避雷器和空气断路器；电网中的A相线通过空气断路器KF分别与氧化锌避雷器RA、熔断器FUl-1、熔断器FU2-1、……和熔断器Fun-1进行电连接，电网中的B相线通过空气断路器KF分别与氧化锌避雷器RB、熔断器FU1-2、熔断器FU2-2、……和熔断器Fun_2进行电连接，电网中的C相线通过空气断路器KF分别与氧化锌避雷器RC、熔断器FU1-3、熔断器FU2-3、……和熔断器Fun-3进行电连接;反向并联的晶闸管SCRl-1和SCR1-2的一公共端与熔断器FUl-1的另一端进行电连接，其另一公共端与大功率电容器Cl-1进行电连接，反向并联的晶闸管SCR1-3和SCR1-4的一公共端与熔断器FU1-2的另一端进行电连接，其另一公共端与大功率电容器C1-2进行电连接，反向并联的晶闸管SCR1-5和SCR1-6的一公共端与熔断器FU1-3的另一端进行电连接，其另一公共端与大功率电容器C1-3进行电连接，大功率电容器Cl-1的另一端、大功率电容器C1-2的另一端、大功率电容器C1-3的另一端均与电网中的中线N进行电连接，反向并联的晶闸管SCR2-1和SCR2-2的一公共端与熔断器FU2-1的另一端进行电连接，其另一公共端与大功率电容器C2-1进行电连接，反向并联的晶闸管SCR2-3和SCR2-4的一公共端与熔断器FU2-2的另一端进行电连接，其另一公共端与大功率电容器C2-2进行电连接，反向并联的晶闸管SCR2-5和SCR2-6的一公共端与熔断器FU2-3的另一端进行电连接，其另一公共端与大功率电容器C2-3进行电连接，大功率电容器C2-1的另一端、大功率电容器C2-2的另一端、大功率电容器C2-3的另一端均与电网中的中线N进行电连接……反向并联的晶闸管SCRn-1和SCRn-2的一公共端与熔断器FUn-1的另一端进行电连接，其另一公共端与大功率电容器Cn-1进行电连接，反向并联的晶闸管SCRn-3和SCRn-4的一公共端与熔断器FUn-2的另一端进行电连接，其另一公共端与大功率电容器Cn-2进行电连接，反向并联的晶闸管SCRn-5和SCRn-6的一公共端与熔断器FUn-3的另一端进行电连接，其另一公共端与大功率电容器Cn-3进行电连接，大功率电容器Cn-1的另一端、大功率电容器Cn-2的另一端、大功率电容器Cn-3的另一端均与电网中的中线N进行电连接。
[0024]由图7所示，以图6中的A点和B点间的驱动触发电路为例，所述的驱动触发电路包括驱动芯片Ul-1、触发芯片U1-2、电阻Rl-ο、电阻Rl-1、电阻R1-2、电阻R1-3、二极管Dl-1和二极管D1-2，驱动芯片Ul-1采用MC1413，触发芯片U1-2采用M0C3083，驱动芯片MC1413的15脚接触发芯片M0C3083的2脚，触发芯片M0C3083的4脚通过电阻R1-3接晶闸管SCR1-2的控制极，电阻R1-2和二极管D1-2并联后接于晶闸管SCR1-2的控制极和阴极之间，并且二极管Dl-2的负极接晶闸管SCR1-2的控制极，触发芯片M0C3083的6脚接晶闸管SCRl-1的控制极，电阻Rl-1和二极管Dl-1并联后接于晶闸管SCRl-1的控制极和阴极之间，并且二极管Dl-1的负极接晶闸管SCRl-1的控制极，晶闸管SCRl-1的阴极和晶闸管SCR1-2的阳极接A点，晶闸管SCRl-1的阳极和晶闸管SCR1-2的阴极均接电容Cl-1，电容Cl-1的另一端接B点，驱动芯片MC1413的2脚接MSP430F149控制器输出端口，驱动芯片MC1413的8脚接电源地，触发芯片M0C3083的I脚通过电阻Rl -O接电源13的电压+12V端。
[0025]交流变换电路I的交流电压变换分电路和交流电流变换分电路分别从电网中检测到电压和电流相关的参数，经信号调理电路2后，进入MCU控制器3，将这些参数信号转换成控制信号，控制信号与目标值进行比较，MCU控制器3根据比较结果发出指令，送给驱动触发电路，驱动触发电路接到MCU控制器3的指令后，通过接触器开关11控制接触器K的线圈kl的导通和关断，调整交流电流参数，并通过固态开关12控制电容器组无过渡过程的投入和切除，完成无功补偿任务，时钟电路5用于实时时间基准和历史记录，通讯电路7用于远距离和多个装置间的通讯和监控，JTAG接口电路用于装置的扫描测试和可编程芯片的在线系统编程，手持TOA8用于书写操作，看门狗电路4用于监控装置工作电压、防止控制器低电压时的误动作及掉电时数据丢失。
[0026]以上所述，实施方式仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型技术的精神的前提下，本领域工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1.一种智能型高压无功补偿装置，其特征是:所述的一种智能型高压无功补偿装置包括交流变换电路(I)、信号调理电路(2)、MCU控制器(3)、看门狗电路(4)、时钟电路(5)、数据存储电路(6)、通讯电路(7)、PDA(8)、JTAG接口(9)、驱动触发电路(10)、接触器开关(11)、固态开关(12)和电源(13);交流变换电路(I)连接信号调理电路(2)，信号调理电路(2)连接MCU控制器(3)，MCU控制器(3)分别与信号调理电路(2)、看门狗电路(4)、时钟电路(5)、数据存储电路(6)、通讯电路(7)进行双向电气连接，MCU控制器(3)还分别连接JTAG接口( 9 )和驱动触发电路(1 )，通讯电路(7 )连接PDA (8 )，驱动触发电路(1 )分别连接接触器开关(11)和固态开关(12)。2.根据权利要求1所述的一种智能型高压无功补偿装置，其特征是:所述的一种智能型高压无功补偿装置还包括电容器，所述的交流变换电路(I)包括交流电压变换分电路和交流电流变换分电路，所述的MCU控制器⑶采用MSP430F149控制器，所述的看门狗电路⑷采用X5043芯片的看门狗电路，所述的时钟电路(5)采用SD200IA芯片的时钟电路，所述的数据存储电路(6)采用AT45DB021芯片的数据存储电路，所述的电源(13)设置了+12V电压端、+5V电压端、+3.3V电压端、+2.5V基准电压端和-5V电压端，用于对无功补偿装置提供直流电源。
【文档编号】H02J3/18GK205693368SQ201620596081
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年6月19日 公开号201620596081.0, CN 201620596081, CN 205693368 U, CN 205693368U, CN-U-205693368, CN201620596081, CN201620596081.0, CN205693368 U, CN205693368U
【发明人】孙广磊, 薛皓元, 霍昌花
【申请人】山东南洋电器有限公司