一种变压器组合调压的无功补偿装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电容式无功补偿装置，特别是一种变压器组合调压的无功补偿装置，属于电气技术领域。
【背景技术】
[0002]无功功率大多是用来产生用电设备所需要的磁场的，特别是电动机、变压器等电感性设备。无功功率虽然不消耗电能的，但它要在电路中产生无功电流，无功电流同样会增加电气线路和变压设备的负担，降低电气线路和变压设备的利用率，增加电气线路的发热量。但是，如果没有它，用电设备(特别是电动机、变压器等电感性设备)又不能正常工作。通常是用电容器产生与电感电流方向相反的电流来抵消电感电流。这样，既不影响电动机、变压器等电感性设备产生磁场，又能消除或减少线路上的电感电流。只要在线路上接入的电容数量与负载的电感分量相匹配，产生的电容电流就能非常有效地消除或减少线路上的电感电流，也就是消除或减少负载向电网吸取的无功功率，从而减少电气线路和变压设备的负担，提高电气线路和变压设备的利用率，降低电气线路的发热量。
[0003]很多电气设备的无功功率比较大，需要对它进行无功补偿，补偿后能提高系统的功率因数，改善用电质量。但是，对无功补偿的补偿原则是既不能少补，也不能补偿过量。
[0004]目前的无功补偿装置，有电力电子式的，也有电容补偿的，高频电力电子式的无功补偿装置结构复杂，可靠性较低，并且容量不能做得很大。用电容器组进行补偿的，因电力电容器通常是做成固定值的，用投切装置接入电容器，通常是用机械触点或机械触点加无触点的，响应速度较慢，对某些无功变化较快的无功补偿效果不够理想。
[0005]晶闸管在高电压大电流的应用中具有优势，然而，它承受过电压、过电流的能力很差，并且晶闸管的热容量很小，一旦发生过电流时，温度急剧上升，可能将PN结烧坏，造成元件内部短路或开路。晶闸管属于半控型器件，其门极信号能控制元件的导通，但不能控制其关断，虽然GTO的门极信号既能控制器件的导通，又能控制其关断，但其控制电路复杂，同样会降低系统的可靠性。对于普通的晶闸管，一经触发导通后，必须等到流过晶闸管的电流过零时自然关断，因此，为了有效地控制晶闸管，就必须精准地测量流过晶闸管的电流。只有对通过变压器相关绕组的电流进行非线性取样，既提高瞬时小电流信号时的分辨率，又保证大电流信号时取样元件上的电压降较低，才能保证在宽广的电流范围内系统具备优良的性能。然而，目前对电流取样的元件基本都是分流电阻、电流互感器或霍尔元件，大多是对电流进行线性取样，在小信号时分辨率低，难以满足一些特殊应用的需要。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提出一种变压器组合调压的无功补偿装置，使用2只变压器组合调压，并与电容单元相结合，通过无触点切换多抽头变压器的抽头及投切不同容量的电容器，可以做到对无功功率的快速补偿。
[0007]本发明是这样实现的:一种变压器组合调压的无功补偿装置，其特征在于，包括:多抽头变压器[I]、降压单元[2]、调压单元[3]、双绕组变压器[4]、第I检测单元[5]、第2检测单元[6]、第3检测单元[7]、开关单元[8]、智能单元[9]、电容投切单元[10]、电容单元
[11];
[0008]多抽头变压器[I]与开关单元[8]构成电气连接，与降压单元[2]构成电磁耦合；
[0009]第I检测单元[5]与双绕组变压器[4]、开关单元[8]、智能单元[9]构成电气连接；
[0010]调压单元[3]与双绕组变压器[4]构成电磁耦合，与降压单元[2]、第2检测单元
[6]构成电气连接；
[0011]电容投切单元[10]与第2检测单元[6]、电容单元[11]构成电气连接；
[0012]智能单元[9]与第I检测单元[5]、第2检测单元[6]、第3检测单元[7]、开关单元[8]构成电气连接；
[0013]第3检测单元[7]与智能单元[9]及电源输入、电源输出构成电气连接。
[0014]所述的多抽头变压器Tl的次级绕组W6(即降压单元[2])与双绕组变压器T2的次级绕组(即调压单元[3])串联连接，与第2检测单元[6](即CY2)构成电气连接；
[0015]多抽头变压器Tl的次级绕组W6的同名端与初级绕组Wl的同名端相连接，绕组W6串联接入电源后的输出电压低于电源输入电压Ui，在此种连接方式下，绕组W6即为降压单元
[2]。
[0016]所述的开关单元[8]由多只双向晶闸管SI?S8及快速熔断器Fl?F8构成，每只双向晶闸管串联I只快速熔断器；
[0017]双向晶闸管51、52、57、58的第一阳极连接在一起，与第1检测单元0￥1[5]及变压器T2的初级绕组构成电气连接;双向晶闸管S1、S2、S7、S8的第二阳极分别经快速熔断器Fl、F2、F7、F8连接至多抽头变压器Tl的Wl绕组两端及W5绕组两端；
[0018]双向晶闸管S3、S4、S5、S6的第一阳极连接在一起，与第I检测单元CY1[5]及变压器T2的初级绕组构成电气连接;双向晶闸管S3、S4、S5、S6的第二阳极分别经快速熔断器F3、F4、F5、F6连接至多抽头变压器Tl的4个中间抽头；
[0019]双向晶闸管SI?S8的控制极与智能单元ZN1[9]构成电气连接，SI?S8的触发信号受智能单元ZNl [9]控制。
[0020]所述的电容投切单元[10]含有多只双向晶闸管S9?S12及快速熔断器F9?F12，各双向晶闸管的第一阳极连接在一起，与第2检测单元[6]构成电气连接;每一双向晶闸管的第二阳极各串联I只快速熔断器，然后分别与电容单元[11]中不同容量的电容器相连接；
[0021]双向晶闸管S9?S12的控制极与智能单元ZNl[9]构成电气连接，S9?S12的触发信号受智能单元ZN1[9]控制。
[0022]所述的电容单元[11]含有多组电容器，分别与电容投切单元[10]的相应双向晶闸管支路的快速熔断器相连接;每一双向晶闸管支路对应连接I组电容器，各组电容器的容量按二进制的规律配置。
[0023]所述的智能单元[9]中包括微控制器电路、信号调理电路及双向晶闸管SI?S12的驱动电路。
[0024]所述的第I检测单元[5]包括非线性组件[21]、补偿元件[22]、电压采样元件[23]、信号处理单元[24];
[0025]信号处理单元[24]与非线性组件[21]、补偿元件[22]、电压采样元件[23]、智能单元[9]构成电气连接；
[0026]非线性组件[21]与补偿元件[22]并联连接，并与信号处理单元[24]构成电气连接，为信号处理单元[24]提供双绕组变压器T2的输入电流零点检测信号；
[0027]电压采样元件[23]与信号处理单元[24]构成电气连接，为信号处理单元[24]提供双绕组变压器T2的输入电压大小及零点检测信号。
[0028]所述的第I检测单元[5]中的非线性组件[21]包括电阻R21、R22及NPN型功率三极管V21、V22;
[0029]三极管V21的基极经电阻R21与三极管V21的集电极及三极管V22的发射极相连接；三极管V22的基极经电阻R22与三极管V22的集电极及三极管V21的发射极相连接;作为补偿元件[22]的电阻R23与非线性组件[21]并联连接，并与信号处理单元[24]构成电气连接。
[0030]工作原理是:智能单元[9]通过检测负载的感性无功分量，计算需要补偿的无功分量，由于电容器的无功容量与电容器电压的平方成正比:
[0031]Q = 2JifCU2
[0032]式中Q是电容器的无功功率，f是电源的频率，C是电容器的容量，U是电容器的工作电压。
[0033]因此可根据负载的感性无功分量的大小，由智能单元确定需要补偿的无功分量大小，并自动计算出所需的电容容量以及加在电容器上的电压，对负载进行多级的、快速的无功补偿。
[0034]本发明的优点及效果是能够对负载进行快速的无功补偿，并且结构简单，寿命长，成本较低。
【附图说明】
[0035]图1是本发明的原理方框图。
[0036I图2是本发明实施例的原理示意图。
[0037]图3是本发明第I检测单元的原理方框图。
[0038]图4是本发明实施例的第I检测单元的原理示意图。
【具体实施方式】
[0039 ]下面结合附图详细说明本发明的实施例。
[0040]请参看图1，一种变压器组合调压的无功补偿装置，包括:多抽头变压器[I]、降压单元[2]、调压单元[3]、双绕组变压器[4]、第I检测单元[5]、第2检测单元[6]、第3检测单元
[7]、开关单元[8]、智能单元[9]、电容投切单元[10]、电容单元[11];多抽头变压器[I]与开关单元[8]构成电气连接，与降压单元[2]构成电磁耦合;第I检测单元[5]与双绕组变压器
[4]、开关单元[8]、智能单元[9]构成电气连接;调压单元[3]与双绕组变压器[4]构成电磁耦合，与降压单元[2]、第2检测单元[6]构成电气连接;电容投切单元[10]与第2检测单元
[6]、电容单元[11]构成电气连接;智能单元[9]与第I检测单元[5]、第2检测单元[6]、第3检测单元[7]、开关单元[8]构成电气连接;第3检测单元[7]与智能单元[9]及电源输入、电源输出构成电气连接。
[0041]请进一步参看图2，多抽头变压器Tl的次级绕组W6(即降压单元[2])与双绕组变压器T2的次级绕组(即调压单元[3])串联连接，与第2检测单元[6](即CY2)构成电气连接;多抽头变压器Tl的次级绕组W6的同名端与初级绕组Wl的同名端相连接，绕组W6串联接入电源后的输出电压低于电源输入电压Ui，在此种连接方式下，绕组W6即为降压单元[2]